110 kV變電站的防雷保護(hù)措施探析

鄧園銘

摘 要：雷電對(duì)變電站的安全運(yùn)行有很大的威脅，如果不采取相應(yīng)的防雷措施，就可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，110 kV變電站的防雷保護(hù)措施必不可少。分析了雷擊對(duì)110 kV變電站的危害，并探討了110 kV變電站的防雷保護(hù)措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：110 kV；防雷保護(hù)措施；浪涌保護(hù)裝置；變壓器

中圖分類號(hào)：TM862+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）17-0035-02

雷擊是一種常見的自然現(xiàn)象，是影響變電站可靠、安全、高效運(yùn)行的原因之一。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)約50%的變電站事故是由雷電引起的。我國(guó)的110 kV變電站在遭到雷擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)和爆炸事故，嚴(yán)重危害了高電壓等級(jí)變電站的安全運(yùn)行，同時(shí)也影響了供電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此，采用先進(jìn)的防雷擊設(shè)備和措施來改善110 kV變電站的防雷性能是十分重要的。

1 雷電對(duì)110 kV變電站的危害分析

雷電對(duì)110 kV變電站的危害主要包括兩個(gè)方面：①感應(yīng)雷。當(dāng)雷電擊中防雷系統(tǒng)后，會(huì)產(chǎn)生電磁脈沖和雷電放電，雷電電壓會(huì)通過電纜或金屬管道對(duì)變電控制室內(nèi)的設(shè)備造成非常嚴(yán)重的電磁干擾，并給整個(gè)電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的損害。根據(jù)相關(guān)研究顯示，雷電擊中變電站的防雷系統(tǒng)時(shí)，雷擊產(chǎn)生的過電流經(jīng)過避雷接地引線，會(huì)在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，并在變電站內(nèi)的設(shè)備上產(chǎn)生過電壓，影響設(shè)備的正常運(yùn)行；雷電電流經(jīng)過變電站的內(nèi)接地網(wǎng)進(jìn)入到大地時(shí)，會(huì)在接地網(wǎng)上產(chǎn)生沖擊電位，而接地網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的反擊現(xiàn)象，導(dǎo)致局部放電，這會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備的絕緣性能。②直擊雷。雷電直接擊中變電站的設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，進(jìn)而在設(shè)備上形成強(qiáng)大的電壓。當(dāng)雷電流通過變電設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)等，而這些效應(yīng)會(huì)對(duì)各種變電設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，嚴(yán)重危害著變電站的安全運(yùn)行。

2 110 kV變電站的防雷保護(hù)措施

2.1 在電源入口處安裝浪涌保護(hù)裝置

雷電波具有峰值高、能量大的特點(diǎn)，應(yīng)在電源入口處安裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)裝置。當(dāng)電源入口遭到雷擊時(shí)，雷電波經(jīng)過浪涌保護(hù)器后，仍然會(huì)存留一些能量較高的信號(hào)，會(huì)對(duì)電源系統(tǒng)造成一定的損害。因此，當(dāng)安裝了浪涌保護(hù)裝置后，還應(yīng)安裝低通濾波器對(duì)雷電波進(jìn)行過濾，然后再安裝壓敏電阻。壓敏電阻具有良好的非線性，能夠?qū)㈦妷嚎刂圃诎踩秶鷥?nèi)。上述設(shè)備可有效地吸收雷電波的能量，避免雷電波對(duì)電源造成損害。

2.2 安裝避雷裝置并定期維護(hù)

可通過引導(dǎo)設(shè)備或雷擊電流攔截裝置將雷電流引入大地，以起到保護(hù)變電站系統(tǒng)和變電設(shè)備的作用。110 kV變電站中安裝避雷裝置是在放電未影響變電站設(shè)備或帶電云層未放電時(shí)，及時(shí)地通過接地裝置將雷擊電流引到地面，防止雷擊電流對(duì)變電站系統(tǒng)和電力設(shè)備造成影響。避雷裝置包括避雷器、避雷線和避雷針等，可根據(jù)變電站的實(shí)際需求選擇相應(yīng)的防雷裝置，例如，在大型變電站中，可在變電系統(tǒng)架構(gòu)上安裝避雷線或者避雷針；在規(guī)模較小的變電站中，可采用獨(dú)立避雷針進(jìn)行防雷保護(hù)；在特殊情況下，避雷線和避雷針可綜合安裝使用。避雷線和避雷針應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行安裝，以保證接地裝置、電流引流線等的安裝質(zhì)量。

2.3 變電站的接地保護(hù)

防雷接地保護(hù)的工作原理是通過降低雷電流通過接地保護(hù)裝置時(shí)的對(duì)地電位，以防止雷電流對(duì)變電站設(shè)備造成損害。因此，接地的質(zhì)量對(duì)接地保護(hù)的保護(hù)作用具有很大影響。變電站的獨(dú)立避雷針應(yīng)安裝單獨(dú)的接地保護(hù)裝置，變電站建筑物中避雷網(wǎng)的引下線應(yīng)與建筑物的環(huán)狀基礎(chǔ)、通長(zhǎng)主筋進(jìn)行焊接，然后與室外的人工接地體進(jìn)行連接，與工作接地共同接地，形成相應(yīng)的等電位效應(yīng)。此外，為了保證接地防雷裝置的安全性和可靠性，引下線應(yīng)≥2根，對(duì)于土壤電阻較高的地區(qū)，應(yīng)采用多根引下線，以此降低雷擊的接地電阻。在安裝引下線時(shí)，應(yīng)保證電氣接觸良好，機(jī)械連接牢固，保證引下線能夠充分地發(fā)揮作用，防止變電站受到雷擊的損害。

2.4 變壓器的防雷保護(hù)

變壓器是變電站的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響著變電站的綜合供電服務(wù)水平。因此，110 kV變電站應(yīng)該將變壓器的雷擊防護(hù)作為重點(diǎn)。對(duì)于110 kV變電站變壓器的防雷保護(hù)，應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)上安裝避雷器，并在變壓器上安裝分級(jí)絕緣綜合防雷裝置，相線首端的絕緣性應(yīng)高出變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平。此外，在進(jìn)行變壓器的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將中性點(diǎn)設(shè)計(jì)成無間隙或有間隙的與金屬氧化物相結(jié)合的綜合防雷裝置，以提高變電站變壓器的整體防雷性能。

2.5 變電站的進(jìn)線防雷保護(hù)

為了降低閥型避雷器的負(fù)擔(dān)，保證其能充分發(fā)揮作用，應(yīng)采用進(jìn)線保護(hù)進(jìn)行配合保護(hù)。進(jìn)線保護(hù)能起到兩方面的作用：①利用進(jìn)線段限制經(jīng)過避雷器的沖擊電流；②進(jìn)入變電站的雷電過電壓波在經(jīng)過進(jìn)線段時(shí)，會(huì)受到進(jìn)線防護(hù)的沖擊電暈作用，使雷電電壓波的幅值和陡度降低，可起到對(duì)變電站的保護(hù)作用。因此，在靠近變電站進(jìn)線0.5～1.5 km處安裝避雷線，可有效降低雷電對(duì)變電站的損害。

2.6 變電站對(duì)侵入波的防雷保護(hù)

變電站對(duì)侵入波的防雷保護(hù)是指在進(jìn)線端安裝閥型避雷保護(hù)裝置，將防雷保護(hù)裝置安裝在引入端，下端接地、上端接在線路中（通常為變電站母線）。閥型避雷保護(hù)裝置的基本元件包括非線性電阻、火花間隙等。目前，普遍采用的閥型避雷保護(hù)裝置有SFZ系列閥型避雷器、FS系列閥型避雷器等，應(yīng)根據(jù)變電站的實(shí)際需求選用合適的閥型避雷保護(hù)裝置，這樣能有效地增強(qiáng)變電站抵御侵入波的能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，雷電對(duì)變電站造成的損害是無法估量的，對(duì)社會(huì)和電網(wǎng)建設(shè)都有很大的影響。因此，110 kV變電站的防雷保護(hù)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

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〔編輯：張思楠〕

Lightning Protection of 110 kV Substation

Deng Yuanming

Abstract： Lightning for the safe operation of the substation has great threat， if not take the appropriate measures to lightning， it may cause serious consequences. Therefore， lightning protection measures 110 kV substation is essential. Analyzes of 110 kV substation lightning hazards and discusses lightning protection measures 110 kV substation for reference.

Key words： 110 kV； lightning protection measures； surge protection devices； transformer