500kV變電站雷電侵入波保護(hù)

徐海龍 陸琪

摘要：500kV變電站作為電力系統(tǒng)的重要樞紐，如果遇到雷電襲擊，就會(huì)出現(xiàn)大范圍停電的情況。由于變電站內(nèi)部的大多數(shù)電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣沒(méi)有自動(dòng)恢復(fù)的能力，如果遇到雷電襲擊受到破壞將帶來(lái)嚴(yán)重的后果。造成變電站雷電事故的主要原因是雷電侵入波過(guò)電壓，所以做好500kV變電站雷電侵入波的保護(hù)工作是十分必要和重要的。

關(guān)鍵詞：500kV變電站;雷電侵入波;保護(hù)

1雷電侵入變電站的方式以及雷擊點(diǎn)的選擇分析

1.1雷電侵入變電站方式分析

500kV變電站作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行都有著決定性影響的作用。雷電侵入變電站對(duì)變電站所造成的危害很大，對(duì)于變電站的雷擊主要有兩種方式，沿線路傳過(guò)來(lái)的過(guò)電壓波以及直接侵入變電站。通常直接雷擊是通過(guò)避雷針進(jìn)行防護(hù)。雷擊線路的情況較多，所以雷電過(guò)電壓波就比較常見(jiàn)。對(duì)于變電站的雷電侵入波主要有兩種方式，反擊和繞擊。在雷擊距桿塔一段距離的避雷線時(shí)，如在檔距中央，那么空氣間隙所承受的過(guò)電壓就會(huì)比通過(guò)相同強(qiáng)度雷電流在桿塔絕緣子串上造成的過(guò)電壓高，間隙電壓臨近擊穿值的時(shí)候就會(huì)有很大預(yù)放電流在間隙中流過(guò)，并使得間隙上電位差降低，從而能夠?qū)舸┑臅r(shí)間得以延遲。

1.2雷擊點(diǎn)的選擇分析

對(duì)于雷擊點(diǎn)的選擇過(guò)程中，把變電站以及進(jìn)線段進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并將其作為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。其中在進(jìn)線段以及非進(jìn)線段都比較容易受到雷擊影響，從而形成侵入波，但是真正對(duì)變電站的內(nèi)部設(shè)施造成威脅的是近區(qū)雷擊。在實(shí)際雷擊點(diǎn)的選擇過(guò)程中，通常近區(qū)雷擊是變電站侵入波重點(diǎn)考察的對(duì)象，其過(guò)電壓也會(huì)高于遠(yuǎn)區(qū)雷擊侵入波過(guò)電壓。但在這一過(guò)程中就存在著問(wèn)題，近區(qū)雷擊的第幾基桿塔過(guò)電壓的幅值是最大的。對(duì)于進(jìn)線段的各桿塔塔型、高度和絕緣子串的伏秒特性以及桿塔接地電阻會(huì)存在著很大的不同，所以也會(huì)對(duì)雷擊進(jìn)線段各塔侵入波有著很大的影響。

2雷電侵入波的保護(hù)方案

2.1影響因素

500kV變電站方案設(shè)計(jì)中，最先要明確雷電侵入波保護(hù)的影響因素，在此基礎(chǔ)上才能完善方案的設(shè)計(jì)。如防雷方案中，絕緣子串閃絡(luò)的影響最大，會(huì)瞬時(shí)增大500kV變電站的電壓數(shù)值，其破壞時(shí)的電壓相當(dāng)于雷電侵入波的電壓，雷電侵入波作用的時(shí)間越長(zhǎng)，絕緣子串閃絡(luò)的時(shí)間也會(huì)隨之延長(zhǎng)，導(dǎo)致變電站電壓升高，形成過(guò)電壓破壞。500kV變電站運(yùn)行時(shí)，雷電侵入波大概1s就能到達(dá)絕緣子串中，引起閃絡(luò)和電壓變化問(wèn)題，其作用的時(shí)間越早，閃絡(luò)時(shí)間就越早，相反閃絡(luò)的時(shí)間就會(huì)延遲，這表明，如果雷電侵入波保護(hù)可輔助延遲雷電侵入波的破壞時(shí)間，就能起到保護(hù)作用。

2.2方案設(shè)計(jì)

500kV變電站雷電侵入波的保護(hù)方案中，主要是規(guī)劃各項(xiàng)避雷裝置的數(shù)量、位置，科學(xué)設(shè)計(jì)避雷裝置的應(yīng)用。方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確避雷器的數(shù)量，規(guī)劃好避雷器在變電站中的安裝位置，使雷電波侵入時(shí)避雷器可以發(fā)揮保護(hù)作用。由于雷電侵入波的數(shù)值遠(yuǎn)高于500kV變電站內(nèi)設(shè)備的承壓值，為了提高雷電侵入波的保護(hù)水平，方案設(shè)計(jì)中就要從變電站的絕緣角度出發(fā)規(guī)范保護(hù)方案，確保方案具備足夠的預(yù)防能力，消除雷電侵入波的風(fēng)險(xiǎn)干擾。

3雷電侵入波的保護(hù)措施

3.1直擊雷保護(hù)

500kV變電站運(yùn)行時(shí)，直擊雷形成的雷電侵入波其危害比較直接，會(huì)對(duì)變電站的設(shè)備、線路表層造成破壞。為此，要嚴(yán)格按照500kV變電站的電壓等級(jí)和配電方式配置可行的避雷裝置，輔助提高變電站的絕緣水平。例如，500kV變電站的配電裝置架構(gòu)位于空曠的環(huán)境中，很容易成為直擊雷的侵入路徑，安裝避雷針就能保護(hù)好配電結(jié)構(gòu)。避雷針對(duì)雷電侵入波的預(yù)防和保護(hù)遵循就近原則，埋設(shè)到土壤內(nèi)，把雷電侵入波引入大地中，避免直擊雷形成的雷電侵入波破壞500kV變電站的結(jié)構(gòu)體系。此外，在直擊雷保護(hù)方面還可根據(jù)500kV變電站的需求設(shè)計(jì)避雷線，避雷線的原理和避雷針相似，其引雷保護(hù)的能力稍低，主要在縱向保護(hù)方面發(fā)揮著較大的保護(hù)作用，提高了直擊雷的保護(hù)效果。500kV變電站防雷接地時(shí)要遵循國(guó)家的規(guī)定，避雷線的接地電阻不能超過(guò)10Ω，由此才能預(yù)防直擊雷形成的雷電侵入波，提供高效的保護(hù)措施。

3.2感應(yīng)雷保護(hù)

感應(yīng)雷形成的雷電侵入波，在500kV變電站中破壞面積非常大，具有隨機(jī)性、突發(fā)性的特征，干預(yù)了變電站中的線路、設(shè)備等，破壞力很強(qiáng)。在感應(yīng)雷保護(hù)中，于500kV變電站的進(jìn)線位置安裝避雷器，可用的避雷器有氧化鋅避雷器、閥型避雷器等，按照運(yùn)行時(shí)的電壓等級(jí)選擇合適的避雷器，規(guī)范變電站的接地方式，提供高效的安全保護(hù)。針對(duì)500kV變電站中的高壓電氣設(shè)備，專(zhuān)門(mén)配置FCZ1系列磁吹閥型避雷器;針對(duì)大容量、中等的電氣設(shè)備，配置FZ系列閥型避雷保護(hù)器。500kV變電站感應(yīng)雷的雷電侵入波保護(hù)分析中，重點(diǎn)考慮避雷器的裝設(shè)距離，規(guī)范距離才能提升防護(hù)的水平。根據(jù)保護(hù)設(shè)備到避雷器的距離把控裝設(shè)距離，或采用模擬試驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的保護(hù)方案，根據(jù)方案的內(nèi)容落實(shí)雷電侵入波的保護(hù)工作。

3.3二次防雷措施

500kV變電站的雷電侵入波會(huì)出現(xiàn)二次干擾的情況，導(dǎo)致雷擊破壞的環(huán)境變得復(fù)雜，嚴(yán)重破壞了變電站的安全運(yùn)行。在二次防雷措施中，配置三級(jí)防雷保護(hù)，具體分析如下：

3.3.1一級(jí)防雷

是指在基礎(chǔ)上預(yù)防雷電侵入波的二次破壞，選在用電400V進(jìn)線柜的母線側(cè)放掉二次雷擊的侵入波，以雷電流的形式排掉，提供基礎(chǔ)的二次防雷環(huán)境。

3.3.2二級(jí)防雷

是在500kV變電站的400V進(jìn)線柜內(nèi)部安裝避雷裝置，保護(hù)好500kV變電站的運(yùn)行設(shè)備，切斷二次雷電侵入波的傳輸途徑。

3.3.3三級(jí)防雷

在500kV變電站運(yùn)行范圍內(nèi)實(shí)行直流與交流防雷，直流預(yù)防雷電侵入波時(shí)，把避雷裝置安裝到站內(nèi)的裝置柜中;交流防雷時(shí)，避雷裝置安裝到交流線路上。500kV變電站的二次防雷措施中，也要注重信號(hào)線的防雷處理，信號(hào)線本身具有導(dǎo)電的功能，二次狀態(tài)下雷電侵入波經(jīng)信號(hào)線形成破壞干擾。為此，通過(guò)研究信號(hào)線中的通信線、載波線等，落實(shí)防雷保護(hù)措施，加強(qiáng)500kV變電站的屏蔽和接地設(shè)計(jì)，提高二次防雷的設(shè)計(jì)水平。此外，在500kV變電站二次防雷保護(hù)措施中，還要注重主控室中柜內(nèi)接地線的首尾連接構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，預(yù)防雷電侵入波的干擾;高壓開(kāi)關(guān)柜的防雷和接地與主控室保持一致，防雷接地點(diǎn)和500kV變電站避雷器的接地點(diǎn)間距不能低于15m，以提升二次防雷的效果。

4結(jié)束語(yǔ)

變電站作為我國(guó)電氣的重要樞紐，其作用以及功能的發(fā)揮將直接影響社會(huì)產(chǎn)生生活的正常進(jìn)行。在500kV變電站運(yùn)行過(guò)程中，要規(guī)避雷電侵入波的風(fēng)險(xiǎn)，全面設(shè)計(jì)雷電侵入波的保護(hù)方案并有效實(shí)施，強(qiáng)化500kV變電站的安全運(yùn)行，提高雷電侵入波的保護(hù)水平，避免影響500kV變電站的安全運(yùn)行，完善變電站的運(yùn)行環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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