變電所的防雷措施

張連輝

摘 要：變電站的安全運(yùn)行是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，所以在每年雷雨季節(jié)到來前，要對各變電所、生產(chǎn)裝置、罐區(qū)、電力線路避雷器、配電裝置的防雷防靜電接地進(jìn)行測試檢查，以保證裝置區(qū)及變電站的防雷接地完好、可靠。

關(guān)鍵詞：變電所，防雷保護(hù)，雷擊原因，防雷原則，具體措施

變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，是聯(lián)系發(fā)電廠與生產(chǎn)裝置的紐帶，擔(dān)負(fù)著電壓變換和電能分配的重要任務(wù)。如果變電所發(fā)生雷擊事故，會給生產(chǎn)造成巨大的損失。所以變電所的防雷是保證裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 變電所遭受雷擊的主要原因

①直擊雷過電壓。雷云直接擊中電力裝置時(shí)，形成強(qiáng)大的雷電流，雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓，雷電流通過物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

②感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷，在雷云對大地放電時(shí)，線路上的電荷被釋放，形成的自由電荷流向線路的兩端，產(chǎn)生很高的過電壓，此過電壓會對電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。

因此，若不采取防護(hù)措施，勢必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。

2 變電所防雷的原則

針對變電所的特點(diǎn)，其總的防雷原則是將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散；阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波；限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓幅值。這三道防線，相互配合，各行其責(zé)，缺一不可。應(yīng)從單純一維防護(hù)轉(zhuǎn)為三維防護(hù)，包括：防直擊雷，防感應(yīng)雷電波侵入，防雷電電磁感應(yīng)等多方面系統(tǒng)加以分析。

3 外部防雷和內(nèi)部防雷

避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防雷，需要對進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜，金屬管道等都要連接防雷、及過壓保護(hù)器，并實(shí)行等電位連接。

4 變電所防雷的措施

變電所遭受的雷擊是下行雷，主要是雷直擊在變電所的電氣設(shè)備上，或架空線路的感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。因此，避免直擊雷和雷電波對變電所進(jìn)線及變壓器產(chǎn)生破壞就成為變電所雷電防護(hù)的關(guān)鍵。

5 變電所裝設(shè)避雷針對直擊雷進(jìn)行防護(hù)

架設(shè)避雷針是變電所防直擊雷的常用措施，避雷針是防護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接收器，其作用是把雷電吸引到避雷針身上并安全地將雷電流引入大地中，從而起到保護(hù)設(shè)備效果。變電所裝設(shè)避雷針時(shí)應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。按照折線法計(jì)算保護(hù)范圍。

5.1 單支避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按下列方法確定

①避雷針在地面上的保護(hù)半徑，應(yīng)按下式計(jì)算：

r=1.5h

式中 r—保護(hù)半徑，m；

h—避雷針的高度，m.

②在被保護(hù)物高度hX水平面上的保護(hù)半徑，應(yīng)按下式確定：

A.當(dāng)hX≥h/2時(shí)：

rX=（h-hX）p=hap

式中 rX—避雷針在hX水平面上的保護(hù)半徑，m；

hX—被保護(hù)物的高度，m；

ha—避雷針的有效高度，m；

p—高度影響系數(shù)，h≤30m，p=1；

30m﹤h≤120m，p=5.5/；

h>120m時(shí)，取其h等于120m。

B.當(dāng)hX﹤h/2時(shí)：

rX=（1.5h-hX）p

5.2 兩支避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按下列方法確定

①兩針外側(cè)的保護(hù)范圍，應(yīng)按單支避雷針的計(jì)算方法確定。

②兩針間的保護(hù)范圍，應(yīng)通過兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧確定。圓弧的半徑為R0，O點(diǎn)為假想避雷針的頂點(diǎn)其高度應(yīng)按下式計(jì)算：

h0=h-D/7p

式中 h0—兩針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度，m；

D-兩避雷針間的距離，m。

兩針間hX水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，應(yīng)按下式計(jì)算：

bX=1.5（h0-hX）

式中 bX—保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度，m。

5.3 多支避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按下列方法確定

①三只等高避雷針?biāo)纬傻娜切蔚耐鈧?cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按兩只等高避雷針的計(jì)算方法確定。如在三角形內(nèi)被保護(hù)物最大高度hX水平面上，各相鄰避雷針間保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bX≥0時(shí)，則全部面積受到保護(hù)。

②四支及以上等高避雷針?biāo)纬傻乃慕切位蚨嘟切?，可先將其分成兩個(gè)或數(shù)個(gè)三角形，然后分別按三支等高避雷針的方法計(jì)算。如各邊的保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度bX≥0時(shí)，則全部面積受到保護(hù)。

根據(jù)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范具體要求，在獨(dú)立避雷針與配電裝置帶電部分的最短途徑為五米。避雷針接地引下線埋在地中部分與配電裝置構(gòu)架的接地導(dǎo)體埋在地中部分在土壤中的距離最小為三米，主接地網(wǎng)接地裝置電阻不大于4Ω，主接地網(wǎng)埋于凍土層1m以下。人工接地網(wǎng)的外緣閉合，外緣各角做成圓弧形。

變電所是電力系統(tǒng)防雷的重要保護(hù)設(shè)施，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴(yán)重影響裝置的安全運(yùn)行。因此要求變電所的防雷措施必須十分可靠。