電力系統防雷工程設計淺談

熊麗輝

電力系統防雷工程設計淺談

熊麗輝

（國網安徽省電力公司馬鞍山供電公司 安徽馬鞍山 243000）

經濟的發展和社會的進步，使得我國電力系統總體容量以及自動化水平不斷的提升，同時由于受到不同因素的影響，我國的現階段電力系統防雷工程并不完善，電力事業未來存在的諸多雷電災害，必須越發準確化和專業化。本文以此為背景，首先對雷電產生的原因進行了簡單的分析，然后從電力自動化系統、變電所以及電力系統輸電線路三個方面入手，對電力系統防雷工程進行了詳細的分析。

電力系統；防雷工程；系統設計

1 雷擊產生的原因

大氣在劇烈運動的狀況下會產生靜電摩擦，在這個過程中，云層內部會出現大量的正負電荷的帶電離子，再加上地球空間電場力的附加作用，正負帶電離子會進行定向垂直運用，使得云層上下不都積累大量的正負電荷，由于云層出現分層電荷，進而產生雷云。雷云在移動的過程中，下方地面會出現靜電感應，進而產生一個相反電荷的陰影。雷云對地面放電的過程中即是雷擊，主要分為四個階段，分別是云中放電、地面先導、定向的閃擊以及回閃，這個理論被稱作是長間隙放電。

2 電力自動化系統防雷工程設計

2.1 接地電阻防雷設計

接地電阻防裂設計師整個電力自動化系統的關鍵環節，通常情況下，接地電阻和電壓值的變化成正比，接地電阻越小所產生的電壓值也會越小，表1顯示的是安全的接地電阻需求狀況。

表1 接地電阻安全需求

上邊顯示的是接地電阻的安全需求，其中表中所提到的配電變壓器標準是10～35kVA，同時接地電阻的防雷設計還需要在通信調度站內部保證底樓動力裝置和通信站使用同一個接地網絡，并且通信樓主地網絡需要和放電器進行連接，這樣能夠有效的保證隔離雷擊的效果。

2.2 UPS過電壓保護

通常情況下UPS中都設有專門的壓敏電阻，壓敏電阻本身就能夠有效的防護雷擊，但是只能防護一般的雷擊，所以整體防護能力較差，在出現雷擊的時候，設備很容易受到微電子設備的干擾，所以UPS過電壓保護需要使用四級防護形式進行設置，每一級的防護都要設置專門的氣體放電管，其次二級防護需要設置限流模塊，壓敏電阻安裝在三級防護系統中，四級防護需要設置TVS管，通過四級防護層層保護來提升防雷效果。

2.3 屏蔽系統防護

表1中所提到的通信調度站中的金屬地板和鋼筋等裝置需要通過焊接實現防雷屏蔽，而一些其他的設備對屏蔽性要求很高，對于這些設備需要在調度站墻體上安裝屏蔽網，同時屏蔽網需要和接地母線實現多點連接，為了提高屏蔽效果，需要將架空電力線更改為屏蔽電纜，同時屏蔽層和凱帶中的電纜需要接入地下。

3 變電所防雷工程設計

電力系統防雷設計變電所環節是非常重要的，這個環節的防雷工程設計需要通過三道防雷保護線構成，通過三道保護線的設置來實現變電所全方位的防雷保護。

（1）第一道保護線主要包括了避雷針、接地防護系統、引流線，通常情況下，對于小型的變電所來說，不需要這三個系統同時存在，只需要使用避雷針或者是避雷線即可，但是對于大型的變電所來說，需要避雷針和避雷線同時存在；

（2）第二道保護線防雷設置是針對進線段，因為雷電流通常是通過進線裝置引到地下的，所以如果進線段裝置沒有做好防雷措施，那么很容易對地下電路造成不同程度的破壞，所以需要將避雷線安裝在進線段上，這樣能夠大幅度的降低雷電流的幅值，減輕雷電危害；

（3）第三道保護線主要存在于變電所內部，通過使用避雷器來降低雷電波陡度，同時避雷器能夠有效的控制雷電流的幅值，將其控制在絕緣裝置允許的范圍內。

4 電力系統輸電線路的防雷工程設計

4.1 降低輸電線路接地電阻

輸電線路防雷設計需要通過很多環節的工作來實現，而輸電線路接地電阻的降低是最為有效，也是最直接的一種方式，主要的做法就是降低桿塔的接地電阻。因為通常情況下，如果桿塔接地電阻過大的話，在出現雷擊的情況下，桿塔頂部很容易因為系統點位的急劇抬升對輸電線路造成很大的沖擊，進而導致輸電線路受到嚴重的損壞，所以線路穩定安全運行的前提是保證接地電阻的合理設置，例如在電阻率相對較高的高山地區，需要使用輔助降低接地電阻的方法來提升防雷效果，比如使用可輻射射線、降阻劑，同時還可以通過置換土壤的方式來實現電阻下降。

4.2 避雷線架設

實際上，架設避雷線是電力系統輸電線路防雷保護最常用的一種方式，這種方式主要是為了避免輸電線路導線受到雷擊的直接損害，避雷線的架設能夠保證系統輸電線路在遇到雷擊天氣的時候仍然能夠安全運行，同時避雷線防雷擊效果和系統線路的電壓高低呈正相關，通常情況下，輸電線路電壓越高，那么避雷線的防雷效果也就越好。通過避雷線的架設，能夠有效的對雷電流進行分流，這樣能夠有效的降低桿塔受到的雷電沖擊，并且結合導線屏蔽設置，可以大幅度的降低導線以及線路絕緣子的過電壓，保證輸電線路得到基礎性的系統安全防護。同時通過降低避雷線相對導線的角度也可以起到明顯的導線屏蔽效果，可以大幅度的提高防雷效果，通常避雷線導線的角度要設置在25°左右最為合適。

4.3 避雷器和避雷針的裝設

輸電線路上安裝避雷針能夠有效的消除和降低雷擊危害，避雷針的安裝能夠有效的防治雷直擊導線，在桿塔頂部安裝能夠起到分流雷擊的效果，減小桿塔頂部的電位，對線路導線能夠起到耦合效果，大幅度的降低絕緣子串子電壓。現階段國內110kV的輸電線路通常全線都裝設的有避雷線，220kV以上的輸電線路全線安裝的都有避雷線，但是避雷針的安裝也有自身的缺陷，因為避雷針對輸電線路的保護以及范圍相對較小，再加上本身有不確定性，并且在遇到雷擊天氣的時候，如果避雷針和防雷保護對象之間的距離太小，并且在規定的安全距離以內的話，防雷保護對象很容易受到反擊危害，所以避雷針的使用和安裝一定要慎重，同時需要注意避雷針的安裝和防雷保護對象之間的距離，所以為了提升避雷針的防雷效果，可以參照圖1安裝監控攝像機避雷器來配合避雷針起到有效的防雷效果：

圖1顯示的是大型的寫字樓建筑使用的但很純銅壁壘很，通過避雷針、監控避雷器、屏蔽管以及接地線等系統的配合來實現良好的防雷效果。用于電力系統輸電線路中需要在超高電壓的區域，將避雷線通過小的間隙進行對地絕緣，在線路正常運行的狀況下，避雷線實際上絕緣的，當雷擊經過線路的時候，通過實現設置的小間隙，進而自動轉化為接地狀態，這樣能夠有效的避免雷擊損壞電路。

4.4 絕緣水平的轉換

圖1 單針純銅避雷針

電力系統輸電線路絕緣水平的轉換和改善能夠有效的降低雷擊幾率，輸電線路絕緣水平的改善：①需要對線路系統的絕緣狀況進行嚴格檢測，保證整個輸電線路絕緣水平都合格；②針對經常出現雷擊事故的區域，要適當的提高這一區域輸電線路的絕緣力度；③為了能夠有效的提升電路的絕緣水平，更好的實現防雷擊危害，可以通過使用不平衡的絕緣設置方法來實現，具體的就是改變原有絕緣子片數，使得雙回路的絕緣子片數不一致，保證兩側的片數出現明顯的數量差異，這樣能夠有效的保證絕緣子片數較多的一側在遭遇雷擊的時候，回路線路仍然能夠持續性的為電力系統提供電力支持。

5 結論

總的來說，電力系統的防雷設計是一個系統性非常高的工程項目，包括了電力自動化系統的防雷設計、變電所防雷設計以及輸電線路的防雷設計等環節，同時每一個環節有包含了很多內容，所以說電力系統的防雷設計始終是一個需要與時俱進的話題，需要在實踐中不斷的創新，積極的運用先進的科學技術，提高電力系統的防雷效果，提高電力系統的安全穩定運行。

[1]吳昊瑾.電力系統防雷工程設計淺談[J].科技視界，2014.

[2]趙威.電力系統防雷工程設計體系的健全[J].中國新技術新產品，2013.

[2]夏幫強.淺議電力系統繼電保護不穩定所產生的原因及事故處理方法[J].山東工業技術，2016.

[3]黃立建.淺析人工智能在電力系統中的應用[J].四川水泥，2016.

[4]王茹.新形勢下電力系統供需互動問題研究[J].通訊世界，2016.

TM862

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1004-7344（2016）27-0068-02

2016-9-8