變電站雷電防護(hù)與雷擊事故分析

李俊東

摘 要：雷擊事故對(duì)于變電站的影響是非常大的，雷擊屬于常見的自然災(zāi)害，雷電形式是多種多樣的，包括球狀、片狀與線狀三種類型，雷擊電流幅值得持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)，僅僅只有十幾最多一百毫秒，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，往往會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞。線狀雷電是致使變電站產(chǎn)生雷擊事故的主要因素，文章主要分析雷擊對(duì)于變電站運(yùn)行的不良影響，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：變電站；雷電防護(hù)；雷擊事故

大氣中發(fā)生云塊后，云塊中流動(dòng)霧狀水顆粒會(huì)產(chǎn)生靜電，形成帶電云層，云層與云層之間由于摩擦問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)靜電，如果其中距離和電位差超過(guò)相應(yīng)數(shù)值，就會(huì)出現(xiàn)放電問(wèn)題，這就是我們經(jīng)常談及的雷電，雷電形式是多種多樣的，包括球狀、片狀與線狀三種類型，雷電電流幅值是非常大的，其電流幅值往往會(huì)達(dá)到幾十到幾百Ka，但是電流幅值得持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng)，僅僅只有十幾最多一百毫秒，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，往往會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，線狀雷電是致使變電站產(chǎn)生雷擊事故的主要因素，在各種因素的影響下，我國(guó)變電站防護(hù)措施并不健全，如果發(fā)生雷擊，往往會(huì)產(chǎn)生無(wú)法估量的后果。

1 雷擊效應(yīng)與危害分析

在出現(xiàn)雷擊后，雷電電流會(huì)在短時(shí)間進(jìn)入大地之中，而變電站中的輸電線路、導(dǎo)體、變配電設(shè)備、金屬管線是難以在短時(shí)間疏散電流的，積累的電荷量往往會(huì)高達(dá)數(shù)百千伏。在第一次放電之后，雷電還會(huì)出現(xiàn)多次放電，沿第一次放電通道進(jìn)入變電站，之所以會(huì)產(chǎn)生該種問(wèn)題，就是由于大氣云塊的放電方式屬于階躍式放電法，先驅(qū)放電早于主放電，因此，雷擊電流幅值會(huì)產(chǎn)生出高陡度增大的變現(xiàn)，并產(chǎn)生閃電雷電流脈沖，這會(huì)對(duì)附近的金屬導(dǎo)體帶來(lái)致命性影響。

在雷電電流的持續(xù)性破壞下，導(dǎo)體熱穩(wěn)定性會(huì)受到極大的影響，同時(shí)也會(huì)影響導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度，電磁感應(yīng)過(guò)電壓以及靜電感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)致使輸電設(shè)備出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)的問(wèn)題，嚴(yán)重影響著電氣設(shè)備的正常功能，這是致使變電站運(yùn)行產(chǎn)生二次事故的主要誘因。除此之外，瞬變脈沖電磁場(chǎng)也會(huì)嚴(yán)重影響變電站的通訊系統(tǒng)和電子系統(tǒng)，引起電力調(diào)度通信中斷問(wèn)題與微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題。

2 變電站雷電防護(hù)措施分析

2.1 設(shè)置架空地線

設(shè)置架空地線是避免變電站受到雷擊的主要應(yīng)對(duì)效果，相關(guān)法規(guī)規(guī)定，對(duì)于超過(guò)35kV的架空輸電線，必須要設(shè)置好架空地線，避免出現(xiàn)雷擊問(wèn)題。

2.2 設(shè)置好避雷器

在變電站中安裝避雷器能夠吸收雷擊后出現(xiàn)的電磁感應(yīng)過(guò)電壓以及靜電感應(yīng)過(guò)電壓，可以有效降低雷擊二次事故發(fā)生率。

2.3 安裝避雷針

避雷針也是降低雷擊事故發(fā)生率的重點(diǎn)手段，在變電站中設(shè)置避雷針能夠避免直接雷擊對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在安裝避雷針之前，需要詳細(xì)調(diào)查變電站的地形地貌、占地面積、周圍建筑物分布情況以及建筑物的高度。在收集到這些資料之后，即可以此為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算避雷針安裝位置和安裝數(shù)量。一般情況下，對(duì)于戶外變電站，多將避雷針設(shè)置在鐵塔上，長(zhǎng)度以1～2m為宜，直徑必須要大于20mm。

避雷針的原理很早以前就得到證明，而且通過(guò)了長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐考驗(yàn)。當(dāng)避雷針上空大氣中出現(xiàn)帶電云塊時(shí)，大氣中出現(xiàn)的帶電云塊感應(yīng)的電荷自大地向避雷針?lè)e累，避雷針可以形成尖端放電。

目前，市場(chǎng)中避雷針的規(guī)格是很多的，截止到目前為止，尚未有直接證據(jù)證明新型避雷針?lè)览仔Ч麅?yōu)于常規(guī)模式的避雷針，因此，在防雷設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該再三注意，使用常規(guī)避雷針即可滿足避雷需求。

3 變電站雷電防護(hù)接地措施分析

設(shè)置雷電防護(hù)接地措施能夠有效避免雷擊事故的發(fā)生，該種措施即應(yīng)用技術(shù)手段將雷擊后產(chǎn)生的電流直接引入到大地中，判斷合格接地的原則是非常嚴(yán)格的，只有在出現(xiàn)直接雷擊，能夠避免由于電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)過(guò)電壓引起的危害，才能夠投入使用。國(guó)際上對(duì)于接地電阻設(shè)計(jì)值也有著明確的規(guī)定，其電阻值是不能夠超過(guò)10Ω的，接地電阻值與雷擊事故的阻止率是正比關(guān)系，電阻值越小，那么危害也就越小。

舉例來(lái)說(shuō)，在雷電電流幅值與接地電阻分別在60Ω與30Ω的條件下，對(duì)地電壓為1800kV，在接地電阻值為10Ω的條件下，對(duì)低電壓為600kV，前者跨步電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。為了避免雷擊事故對(duì)變電站產(chǎn)生毀滅性影響，必須要制定出科學(xué)合理的接地措施，避免由于不設(shè)計(jì)問(wèn)題影響防護(hù)效果。

數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，為了降低雷電事故發(fā)生率，可以采用等電位連接與聯(lián)合接地的防護(hù)方式，前者即將變電站中金屬導(dǎo)電物體相連，直接將其引入到接地體，后者即對(duì)于變電站使用同一的接地體，具體的接地電阻根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況下，變電站接地電阻以4Ω為宜，達(dá)到這一要求才能夠有效降低雷擊事故。

就現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)的變電站形式多采用同一個(gè)接地體，不再采用單獨(dú)接地方式，看起來(lái)這種方式并不合理，實(shí)際上并非如此。舉例來(lái)說(shuō)，如果雷電電流幅值是50千安，在應(yīng)用聯(lián)合接地模式之后，接地電阻達(dá)到了4Ω，對(duì)地電壓是200kV，在遇到該種問(wèn)題時(shí)，可以采用等電位聯(lián)結(jié)法，在采用該種方式之后，變電站中非帶電金屬導(dǎo)電物體對(duì)地電位會(huì)升高到200kV，此時(shí)，電源中性點(diǎn)會(huì)處在一個(gè)接地體之中，對(duì)地電位也會(huì)高達(dá)200kV，其電位差也是一樣的，并不會(huì)由于這種設(shè)計(jì)方式出現(xiàn)新電位差，這樣就不會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)過(guò)電壓與靜電感應(yīng)過(guò)電壓。

綜合以上分析得出，應(yīng)用一個(gè)接地體，也能夠平衡電壓，避免出現(xiàn)新電位差，這即可有效避免電磁感應(yīng)過(guò)電壓與靜電感應(yīng)過(guò)電壓，降低雷擊事故發(fā)生率。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，雷擊事故對(duì)于變電站的影響是非常大的，雷擊屬于常見的自然災(zāi)害，雖然無(wú)法避免雷擊的產(chǎn)生，但是可以采用相應(yīng)的對(duì)策減小雷擊事故對(duì)于變電站的不良影響，這可以采用安裝避雷針、避雷器以及架空電線的方式。此外，在日常管理工作中，還要做好維護(hù)，遵循“早發(fā)現(xiàn)、早處理”的原則，減少事故發(fā)生率。

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