淺談110kV變電站的防雷接地技術措施

摘要：變電站是電力系統中變換、集中及分配電能的場站，用于聯接發電廠與電力用戶，承擔著電壓變換及電能分配的重要任務。雷擊對110kV變電站造成的災害最為嚴重，變電站一旦發生雷擊事故，將會導致大面積的停電，會嚴重的影響社會生產和人們生活，因此對變電站采取的防雷措施，一定要具有較強的可靠性。本文主要介紹了雷電對110kV變電站的危害，同時提出了110kV變電站的防雷保護措施。

關鍵詞：110kV變電站；防雷措施；接地技術

隨著國民經濟的快速發展以及科學技術水平的不斷提高，110kV變電站作為電力系統重要組成部分，承擔著電力輸送及分配的重要任務，而雷擊事故嚴重威脅到變電站的安全運行，所以必須在110kV變電站采取有效的防雷防護措施，這對于110kV變電站運行的安全穩定性有著重要意義。

一、雷電對110kV變電站威脅及破壞

對于110kV變電站來說，來自雷電災害的威脅有兩方面，分別為直擊雷和感應雷。其中直擊雷是對變電站乃至整個電力系統危害最大的雷擊方式，是帶電云層放電時直接擊中110kV變電站的電力設備而進行放電的一種災害形式。由于帶電云層直擊放電時間短、電荷量大，所以產生的瞬間放電具有超高電壓和超強電流，而這些高電壓強電流的沖擊遠遠超過了110kV變電站電力裝置的承受范圍，從而對電力設備造成大規模破壞，而直擊雷放電時一般伴隨著熱效應和機械效應的產生，導致物體遭受嚴重的撕裂、扭曲以及爆炸等災害發生，對電力系統造成二次破壞。對于感應雷，顧名思義可以是由于電磁場感應而引發的雷電災害，感應雷屬于直擊雷的附帶災害，當有直擊雷對變電站的電力系統或者附近建筑等發生發電時，強電流通過金屬管道或者電纜線會與110kV變電站的控制室中的電力設備和電氣設備造成嚴重的電磁干擾，進而影響整個電力系統的正常運行。一般的，常見的感應雷會在雷擊發生泄流入地之后，接地電網上會有一定的反擊現象，進行局部放電，造成電氣設備的絕緣性能降低，或者雷電流經過防雷接地引下線時周圍的電磁場對變電站的設備產生暫態電壓，影響變電站設備的正常運行。

二、110kV變電站的防雷保護措施

（一）在電源入口處安裝浪涌保護裝置

雷電波具有峰值高、能量大的特點，應在電源入口處安裝相應的浪涌保護裝置。當電源入口遭到雷擊時，雷電波經過浪涌保護器后，仍然會存留一些能量較高的信號，會對電源系統造成一定的損害。因此，當安裝了浪涌保護裝置后，還應安裝低通濾波器對雷電波進行過濾，然后再安裝壓敏電阻。壓敏電阻具有良好的非線性，能夠將電壓控制在安全范圍內。上述設備可有效地吸收雷電波的能量，避免雷電波對電源造成損害。

（二）安裝防雷裝置并定期維護

可通過引導設備或雷擊電流攔截裝置將雷電流引入大地，以起到保護變電站系統和變電設備的作用。110kV變電站中安裝防雷裝置是在放電未影響變電站設備或帶電云層未放電時，及時地通過接地裝置將雷擊電流引到地面，防止雷擊電流對變電站系統和電力設備造成影響。防雷裝置包括避雷器、接閃線和接閃針等，可根據變電站的實際需求選擇相應的防雷裝置，例如，在大型變電站中，可在變電系統架構上安裝接閃線或者接閃針；在規模較小的變電站中，可采用獨立接閃針進行防雷保護；在特殊情況下，接閃線和接閃針可綜合安裝使用。接閃線和接閃針應嚴格按照相關要求進行安裝，以保證接地裝置、電流引流線等的安裝質量。

（三）變電站的接地保護

防雷接地保護的工作原理是通過降低雷電流通過接地保護裝置時的對地電位，以防止雷電流對變電站設備造成損害。因此，接地的質量對接地保護的保護作用具有很大影響。變電站的獨立接閃針應安裝單獨的接地保護裝置，變電站建筑物中接閃網的引下線應與建筑物的環狀基礎、通長主筋進行焊接，然后與室外的人工接地體進行連接，與工作接地共同接地，形成相應的等電位效應。此外，為了保證接地防雷裝置的安全性和可靠性，引下線應≥2根，對于土壤電阻較高的地區，應采用多根引下線，以此降低雷擊的接地電阻。在安裝引下線時，應保證電氣接觸良好，機械連接牢固，保證引下線能夠充分地發揮作用，防止變電站受到雷擊的損害。

（四）變壓器的防雷保護

1.三繞組變壓器的防雷保護。就雙繞組變壓器而言，當變壓器高壓側有雷電波入侵時，通過繞組間的靜電和電磁耦合，會使低壓側出現過電壓，但實際上雙繞組變壓器在正常運行時，高壓和低壓側斷路器都是閉合的，兩側都有避雷器保護，所以一側來波，傳遞到另一側去的電壓不會對繞組造成損害。三繞組變壓器在正常運行時，可能出現只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開路的情況。這時，當高壓或中壓側有雷電波作用時，因處于開路狀態的低壓側對地電容較小，低壓繞組上的靜電分量可達很高的數值以致危及低壓繞組的絕緣。因此為了限制這種過電壓，需在低壓繞組出線端加裝一組避雷器，但若變壓器低壓繞組接有25m以上金屬外皮電纜時，因對地電容增大，足以限制靜電感應過電壓，故可不必再裝避雷器。三繞組變壓器的中壓側雖然也有開路的可能性，但其絕緣水平較高，所以除了高中壓繞組的變化很大以外，一般都不必裝設限制靜電感應過電壓的避雷器。

2.自耦變壓器的防雷保護。為了減小系統的零序阻抗和改善電壓波形，自耦變壓器除了高、中壓自耦繞組外，還有一個三角形接線的低壓繞組。在這個低壓繞組上應裝設限制靜電感應過電壓的避雷器。此外，由于自耦變壓器中的波過程有其自己的特點，因此其保護方式與其他變壓器也有所不同。

3.配電變壓器的防雷保護。配電變壓器的高壓側裝設氧化鋅或閥式避雷器保護，避雷器應盡可能靠近變壓器裝設，其接地線應與變壓器的金屬外殼以及低壓側中性點連在一起共同接地，并應盡量減少接地線的長度，以減少其上的電壓降。這樣避雷線動作時，作用在變壓器主絕緣上的電壓主要是變壓器的殘壓，不包括接地電阻的電壓降，這種共同接地的缺點是避雷器動作時引起的地電位升高，可能危及低壓用戶安全，應加強低壓用戶的防雷措施。運行經驗證明，如果只在高壓測裝設避雷器，還不能免除變壓器遭受雷害事故，這是因為：一是雷直擊于低壓線或低壓線遭受感應雷時，因低壓側無避雷器，使低壓側絕緣損壞。二是雷直擊于低壓線或低壓線遭受感應雷時，通過電磁耦合，在高壓側繞組也出現了與變比成正比的電壓，稱為正變換過電壓。由于高壓側絕緣的裕度比低壓側小，所以可能造成高壓側損壞。三是雷直擊于高壓線路或高壓線遭受感應雷使避雷器動作，接地電阻上流過很大的沖擊電流時產生的壓降將同時作用在低壓繞組上，通過電磁耦合，按變比關系在高壓繞組上感應出過電壓，稱為反比換過電壓。由于高壓繞組出線端的電位受避雷器固定，在高壓繞組上感應出的這種過電壓將沿高壓繞組分布，在中性點上達到最大值，可能擊穿中性點附近的絕緣，也會危及繞組的縱絕緣。因此，還應在配電變壓器低壓側加裝避雷器。

三、結束語

雷擊事故對變電站造成的破壞是不可想象的，所以變電站采取有效的防雷保護對電力措施，對于維持變電站整體電力系統的安全運行有著重要意義。110kV變電站在設計且安裝防雷保護措施時，必須要綜合考慮變電站的實際防雷需求，從而保障變電站運行的安全穩定性，從而為社會生產及日常生活提供優質的電力服務。

參考文獻：

[1]方遒.110kV變電站的防雷保護措施探析[J].電子制作，2014，（1）.

[2]鄧園銘.110kV變電站的防雷保護措施探析[J].科技與創新，2014，（7）.

作者簡介：

侯建宇：男；蒙古族；工程師；大學；研究方向：發輸電、供配電設計；供職單位：中油遼河工程有限公司。