變電運(yùn)行中防雷技術(shù)應(yīng)用

張楠

變電運(yùn)行中防雷技術(shù)應(yīng)用

張楠

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門(mén)供電公司）

電力作為一種重要的能源，在我國(guó)電力能源需求飛速增長(zhǎng)的背景下開(kāi)始彰顯出重要的應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí)，防雷技術(shù)作為變電安全運(yùn)行的重要組成部分，亦在電力領(lǐng)域彰顯出重要的意義。本文基于此，對(duì)直擊雷防護(hù)技術(shù)、防雷接地技術(shù)等變電運(yùn)行中的各類(lèi)防雷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，望對(duì)相關(guān)人員提供些許參考價(jià)值。

變電運(yùn)行；防雷技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

變電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中“發(fā)輸變配用”五大組成部分中重要的一個(gè)技術(shù)組成成分，變電站更是在各級(jí)電網(wǎng)中起到了必不可少的核心作用。而雷電作為自然界一種難以預(yù)知的現(xiàn)象，自然成為了影響變電站安全可靠運(yùn)行的重要因素。一旦變電運(yùn)行這個(gè)環(huán)節(jié)因雷擊而出現(xiàn)問(wèn)題，不但普通居民的正常用電會(huì)因此受到影響，大型企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)鏈也會(huì)因此而斷裂，從而給電力企業(yè)甚至是整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)致命的影響。在這樣的背景下，變電運(yùn)行中的防雷技術(shù)也就越來(lái)越受到重視。

2 變電運(yùn)行的直擊雷防護(hù)技術(shù)

2.1 避雷針在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

避雷針是現(xiàn)階段變電運(yùn)行中防護(hù)直擊雷的最佳設(shè)備之一，其技術(shù)原理是借助避雷針這一導(dǎo)體將直擊雷的雷電電流引入大地中，從而起到防御直擊雷擊、保護(hù)電器設(shè)備的作用。一般情況而言，變電站必須在計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍基礎(chǔ)上安裝避雷針，從而使得電氣設(shè)備及周?chē)ㄖ锒荚诒芾揍樀谋Ｗo(hù)范圍之內(nèi)。對(duì)于獨(dú)立安裝的避雷針而言，所選的安裝位置應(yīng)當(dāng)距離道路或出入口等距離應(yīng)在3m以上，如無(wú)法滿(mǎn)足，則需要采取鋪設(shè)礫石或者瀝青地面、將獨(dú)立避雷針的接地裝置可與主接地網(wǎng)相連接等均壓措施降低接地電阻。

2.2 避雷線(xiàn)在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

考慮到雷云與地面間產(chǎn)生電場(chǎng)畸變的影響時(shí)，避雷線(xiàn)產(chǎn)生的影響要比避雷針小，所以與避雷針相比，避雷線(xiàn)主要用于保護(hù)變電運(yùn)行中的架空線(xiàn)路以及500kV以上的大型超高壓變電站。實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，避雷線(xiàn)保護(hù)技術(shù)有以下幾點(diǎn)技術(shù)要求。①在材料選擇上，避雷線(xiàn)一般選用鍍鋅鋼絞線(xiàn)作為原材料，且導(dǎo)線(xiàn)的截面面積一般不得小于35mm2，當(dāng)變電運(yùn)行的場(chǎng)地腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，為了提升避雷線(xiàn)的抗腐性，可適當(dāng)加大避雷線(xiàn)的截面和機(jī)械強(qiáng)度。②在布置避雷線(xiàn)的位置上，應(yīng)盡可能做到不與母線(xiàn)互相交叉，如果避雷線(xiàn)的下方或是側(cè)面安裝有難以改變位置的電氣設(shè)備，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增強(qiáng)避雷線(xiàn)與其的間隙距離，避免避雷線(xiàn)因雷擊斷落時(shí)造成電網(wǎng)大面積停電。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)盡量采取縮短避雷線(xiàn)一端絕緣的檔距，降低雷擊點(diǎn)到接地裝置的距離的辦法來(lái)減小雷擊避雷線(xiàn)產(chǎn)生的過(guò)電壓。③如果因防雷需要并行敷設(shè)兩根及以上一段絕緣的避雷線(xiàn)的時(shí)候，可考慮用避雷線(xiàn)類(lèi)似的鋼芯鋁絞線(xiàn)將每條避雷線(xiàn)的絕緣末端直接相連，組合成一個(gè)雷電通路，這樣既可以降低電阻，又可以降低雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓，達(dá)到事半功倍的防雷效果。

2.3 避雷器在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

避雷器在直擊雷在對(duì)直擊雷的防護(hù)過(guò)程中，避雷器主要起到避免雷電波襲擊的仿作，大大提升了對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)水平。依據(jù)避雷器的發(fā)展歷史，避雷器的結(jié)構(gòu)形式包括保護(hù)間隙避雷器、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹避雷器、氧化鋅避雷器等等，具體優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。目前，變電防雷領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的為氧化鋅避雷器，實(shí)際安裝中需要滿(mǎn)足以下技術(shù)要求。①避雷器的瞬時(shí)動(dòng)作反應(yīng)需合格，一旦雷電擊中輸電線(xiàn)路，其就會(huì)沿著線(xiàn)路產(chǎn)生能夠侵入變電站的過(guò)電壓，從而對(duì)保護(hù)絕緣結(jié)構(gòu)造成危害，此時(shí)，避雷器的瞬時(shí)動(dòng)作必須能夠?qū)讚羰鹿势鸬郊皶r(shí)制止作用。②雖然整個(gè)電路系統(tǒng)在遭受雷擊的瞬間沒(méi)有過(guò)電壓產(chǎn)生，然而在實(shí)際操作過(guò)程中，持續(xù)作用在避雷器上的工頻電壓會(huì)導(dǎo)致工頻電流在流經(jīng)間隙的過(guò)程中，轉(zhuǎn)化為工頻續(xù)流，為了避免工頻續(xù)流造成電氣設(shè)備的跳閘，所應(yīng)用的避雷器在截?cái)喙ゎl續(xù)流以及恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的過(guò)程中都是自行完成，從而為確保變電系統(tǒng)的正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。③避雷器在正常運(yùn)行情況下，應(yīng)具有平直的伏秒特性曲線(xiàn)和一定通流容量，其殘壓不應(yīng)高于被保護(hù)物的沖擊耐壓，且保持每個(gè)伏秒特性曲線(xiàn)之間的完美配合，有效提升避雷器的工作水平和對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)強(qiáng)度。

表1 避雷器的優(yōu)缺點(diǎn)比較

3 變電運(yùn)行的防雷接地技術(shù)

3.1 接地裝置布置的原則

變電站接地系統(tǒng)作為直接關(guān)系到人身安全和設(shè)備安全的重要問(wèn)題，是變電運(yùn)行防雷領(lǐng)域中的重中之重。具體而言，變電站的接地設(shè)置主要包括雷電保護(hù)接地、保護(hù)接地及工作接地三類(lèi)，但無(wú)論是何種類(lèi)型的接地，整個(gè)接地網(wǎng)的安全除了對(duì)接地抗阻要求嚴(yán)格以外，對(duì)地網(wǎng)的使用壽命、結(jié)構(gòu)、接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等也有很高的要求，這些問(wèn)題均需要在應(yīng)用防雷接地技術(shù)中加以考慮。具體而言，應(yīng)遵循的技術(shù)原則包括以下幾點(diǎn)：

（1）可將自然接地體與變電站接地進(jìn)行合理利用，如電氣設(shè)備地下的鋼筋混凝土基礎(chǔ)、金屬外皮包裹的電力電纜、在地下埋設(shè)的金屬管等等。而在充分利用自然接地體后，無(wú)論變電站接地網(wǎng)接地電阻是否能夠具體的要求，人工接地體都應(yīng)當(dāng)安裝在變電站內(nèi)從而達(dá)到保護(hù)效果。

（2）以水平接地體為主的復(fù)合型人工接地網(wǎng)的敷設(shè)方式可以實(shí)現(xiàn)均壓、散流、降低接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)等效果，而垂直接地體可以為獨(dú)立避雷針、構(gòu)架避雷針、避雷線(xiàn)和避雷器附近加強(qiáng)集中接地和散泄雷電流發(fā)揮一定的作用。實(shí)際敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)以水平接地體為主進(jìn)行敷設(shè)。

（3）為了防止接地裝置附近的跨步電壓可能引發(fā)巡視人員觸電事故的情況，人工接地網(wǎng)各角需要做成圓弧的形狀，且接地裝置需要敷設(shè)成環(huán)形閉合的形式，均壓帶間距的一半應(yīng)該大于或等于各角圓弧的半徑，水平均壓帶應(yīng)當(dāng)敷設(shè)在接地網(wǎng)內(nèi)，深度以0.6～0.8m為佳。

3.2 接地裝置的敷設(shè)

實(shí)際敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在接地裝置的材料選擇上，一般選擇鋼質(zhì)材料作為高壓輸變電線(xiàn)路接地線(xiàn)，不允許采用裸露的錫導(dǎo)體、保溫管的金屬網(wǎng)或者外皮、蛇皮管等作為接地體或者接地線(xiàn)，避免接地線(xiàn)隨時(shí)間推移被腐蝕。對(duì)于低壓電力設(shè)備而言，可采用銅鋁材料作為接地線(xiàn)，但其截面積不應(yīng)該低于表2所列數(shù)值。

（2）在敷設(shè)的距離選擇上，為了降低相近接地體相互之間的屏蔽作用，一般采用間距大于等于5m的水平接地體和間距大于等于兩倍長(zhǎng)度的垂直接地體進(jìn)行敷設(shè)，且敷設(shè)的位置確保離地面保持250mm以上的有效距離，同時(shí)注意保持接地線(xiàn)與建筑物墻壁間有10～15mm的有效間隙。

表2 低壓電力設(shè)備的銅鋁接地線(xiàn)的最小截面積（單位：mm2）

（3）在敷設(shè)的位置選擇上，接地網(wǎng)應(yīng)盡可能采取環(huán)形組網(wǎng)方式，且主要分接地網(wǎng)之間需要使用至少兩個(gè)干線(xiàn)進(jìn)行連接，為整個(gè)系統(tǒng)的安全性與可靠性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，在于接地體或者接地干線(xiàn)進(jìn)行連接的過(guò)程中，需要適當(dāng)增大經(jīng)過(guò)消弧線(xiàn)圈接地的或者直接接地體的主變壓器中性點(diǎn)的截面，從而提升接地線(xiàn)的耐腐蝕性和可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

輸變電系統(tǒng)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所作出的貢獻(xiàn)是極其重大的，但現(xiàn)階段，其在防雷工作上還面臨著一些問(wèn)題。因此，相關(guān)的電力企業(yè)在開(kāi)展輸變電系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)立足于此，采取避雷針、避雷線(xiàn)、避雷器、防雷接地等各種防雷技術(shù)，保障高壓輸變電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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2016-10-12