淺談防雷在某氣田電網(wǎng)的應(yīng)用

摘要：極端天氣下，電網(wǎng)遭受雷害影響，使電網(wǎng)電壓波動，會造成供電系統(tǒng)瞬時電壓暫降，對生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行威脅極大。本文重點(diǎn)介紹近兩年通過防雷技術(shù)在某氣田電網(wǎng)的應(yīng)用取得了良好的預(yù)期效果，極大的提高了生產(chǎn)裝置連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：直擊雷；感應(yīng)雷；地電位反擊；雷電壓；雷電流

1引言

該氣田電網(wǎng)的110kV變電站以及下級各變配電所采用雙電電源供電，供電的架空線路為2條110kV架空線路，總長度約79公里；饋線10kV集輸線路共計7條，總長度約為125公里，是天然氣凈化廠安全平穩(wěn)生產(chǎn)的能源保障之一。架空線路沿途地貌非常復(fù)雜，山、丘、壩兼有，群峰雄踞，崇山突兀，壑谷縱橫，丘壩相間，溪河交錯，河谷深切亦多呈“V”形，境內(nèi)相對海拔380-2281m。復(fù)雜的地形其雷電災(zāi)害較多，年雷暴日40天/年，因此雷擊引起的線路故障一直是影響氣田電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的主要原因之一。加之凈化廠工藝特點(diǎn)為“易燃易爆、有毒有害、連續(xù)生產(chǎn)”，提高電網(wǎng)供電的可靠性和防雷能力已迫在眉睫。

2 雷擊的產(chǎn)生以及近兩年來雷電對氣田電網(wǎng)造成的危害

2.1雷擊的產(chǎn)生

（1）直擊雷：帶電的云層對大地上的某一點(diǎn)發(fā)生猛烈放電的現(xiàn)象，若不能迅速的將雷電壓泄放入大地，將導(dǎo)致放電通道內(nèi)的物體、建筑物、設(shè)施、人畜遭受嚴(yán)重的破壞或損害。

（2）感應(yīng)雷：在雷云下，會有靜電感應(yīng)的現(xiàn)象發(fā)生。針對建筑物、設(shè)備設(shè)施等不同的高度，會有不同的程度感應(yīng)電壓。輕則造成電子設(shè)備收到干擾，數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)生誤動作或者暫時癱瘓；重則引起部分元器件擊穿，設(shè)備受損。

（3）地電位反擊：如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建筑物或設(shè)施，接地網(wǎng)的地電位會在數(shù)微秒之內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏。高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分，流向供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)，或者擊穿大地絕緣而流向另一設(shè)施的供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)，從而反擊破壞或損害電子設(shè)備。同時，在未實(shí)行等電位連接的導(dǎo)線回路中，可能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險。

2.2近兩年來雷電對氣田電網(wǎng)造成的危害

結(jié)合凈化廠工藝的特點(diǎn)，電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行是生產(chǎn)的重要保障。倘若氣田電網(wǎng)發(fā)生波動，輕則導(dǎo)致現(xiàn)場部分低壓電動機(jī)或其它輔助設(shè)備跳車；重則現(xiàn)場高壓電動機(jī)、UPS等關(guān)鍵設(shè)備停機(jī)，導(dǎo)致廠內(nèi)工藝部分生產(chǎn)裝置保壓聯(lián)鎖關(guān)斷。

架空線路遭受雷擊主要原因有：

1）桿塔接地阻值不合格：桿塔和線路避雷線遭受直擊雷，無法快速的泄放雷電壓、雷電流；

2）桿塔超出避雷線保護(hù)范圍發(fā)生雷電繞擊現(xiàn)象。

3）線路避雷器安裝較多，雷雨季節(jié)避雷器雖然起到了防雷的作用，但也容易遭受雷擊損毀，形成永久故障點(diǎn)，且不易故障查找。

自2014年投運(yùn)至今，氣田電網(wǎng)110kV架空線、10kV集輸線路因雷擊造成電網(wǎng)波動事故跳閘107次，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。其中雷害影響最為嚴(yán)重的一次是2016年7月11日因10kV集輸線路遭受雷擊，導(dǎo)致電網(wǎng)波動發(fā)生諧振過電壓，由此產(chǎn)生了十分惡劣的事故后果，具體如下：

（1）致使凈化廠一聯(lián)合裝置一級聯(lián)鎖關(guān)斷；

（2）3個10kV變電所失壓；

（3）6個10kV變電所一段保護(hù)跳閘，開切裝置動作，母聯(lián)開關(guān)合閘，變電所未失電；

（4）全廠10kV母線電壓波動；

（5）凈化廠開關(guān)柜19臺過電壓保護(hù)器損壞；

（6）凈化廠內(nèi)某10kV變電所一段母線PT小車的避雷器擊穿、PT保險燒毀及塑料板外殼引燃變形，小車及柜體外殼受損；

（7）凈化廠外10kV變電所開關(guān)柜內(nèi)3個避雷器損壞。

事故發(fā)生后，凈化廠電氣專業(yè)人員立即采取了相應(yīng)的應(yīng)急處置措施，在最短的時間內(nèi)恢復(fù)了電網(wǎng)的運(yùn)行方式，但也警醒著氣田電網(wǎng)的管理人員：在四川這個特殊地理位置，氣田電網(wǎng)防雷能力的提高已迫在眉睫。

3 氣田電網(wǎng)提高防雷能力采取的措施

3.1 根據(jù)氣田電網(wǎng)投運(yùn)三年來遭受雷害的原因，做出了以下主要防治措施：

1）對易遭受雷擊段的架空線路桿塔進(jìn)行接地擴(kuò)容，提高雷擊產(chǎn)生的雷電壓、雷電流的泄放速度。

2）加裝防繞擊避雷針，擴(kuò)大對桿塔的保護(hù)角，減少繞擊發(fā)生次數(shù)。

3）為防止線路避雷器因雷擊損毀，形成永久故障點(diǎn)，將線路避雷器更換為10kV雷擊閃絡(luò)保護(hù)器。

3.2 鞏固措施：

1）定期對110kV架空線路、10kV集輸線路絕緣子以及接地系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

2）每年定期對架空線路、廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施的進(jìn)行防雷防靜電春季預(yù)防性試驗(yàn)。

3）定期開展電力系統(tǒng)因雷擊事故跳閘相關(guān)的應(yīng)急演練，不斷提高人員應(yīng)急處置能力；同時通過演練不斷修繕應(yīng)急預(yù)案。

4）修改部分關(guān)鍵設(shè)備保護(hù)定值，使關(guān)鍵設(shè)備在正常、合理的情況下躲過故障點(diǎn)，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

5）針對生產(chǎn)裝置在雷雨季節(jié)電網(wǎng)發(fā)生電壓波動時經(jīng)常跳車的變頻低壓電機(jī)，在低壓開關(guān)柜變頻器電源柜內(nèi)安裝抗晃電模塊，通過電源斷電1秒的極端試驗(yàn)中其變頻器繼續(xù)保持運(yùn)行，提高了生產(chǎn)裝置防雷運(yùn)行能力。

4結(jié)論

通過對氣田電網(wǎng)防雷能力的應(yīng)用，結(jié)合本年度雷雨天氣電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，大大驗(yàn)證氣田電網(wǎng)防雷能力的提升，確保了凈化廠生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉安偉，王瓊晶。輸電線路防雷措施效果淺析[J].四川電力術(shù)，2011（01）

[2] 關(guān)象石，等。防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編[M].2001.

[3] 余治華。探討電力系統(tǒng)輸電線路的防雷保護(hù)[J].廣東科技.2009（04）

作者簡介：王勇：男，助理工程師，中石化廣元天然氣凈化有限公司氣田供電管理站HSSE工程師；

（作者單位：中石化廣元天然氣凈化有限公司）