油田變電站的防雷保護(hù)措施探析

紀(jì)桂英 張自平

摘 要：油田變電站在油田電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的樞紐作用，油田電網(wǎng)在缺少油田變電站的情況下很難有效發(fā)揮作用。油田變電站的主要任務(wù)是油田電網(wǎng)的電壓變換和電能分配，如果油田變電站的防雷措施不到位，變電站遭受雷擊，就會(huì)給油田開(kāi)發(fā)企業(yè)帶來(lái)比較大的損失。本文主要從變電站雷擊造成的危害和油田變電站防雷措施兩方面對(duì)油田變電站的防雷保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單研究。

關(guān)鍵詞：油田；變電站；防雷保護(hù)；措施；探析

前言：

在油田發(fā)展的影響下，油田電網(wǎng)也在不斷提升發(fā)展水平，油田電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)于保證油田的更好生產(chǎn)和油田工人的更好生活具有重要意義，主要表現(xiàn)在油田電網(wǎng)可以為油田提供動(dòng)力和照明，促進(jìn)油田各項(xiàng)工作的有效開(kāi)展，但應(yīng)該注意到的是自然界產(chǎn)生的雷電會(huì)對(duì)油田電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的危害，嚴(yán)重影響油田發(fā)展。因此，對(duì)油田變電站防雷保護(hù)措施的研究是非常重要的，自然界的雷電通過(guò)多渠道對(duì)變電站電氣設(shè)備產(chǎn)生危害，主要有直擊雷、感應(yīng)雷、電磁脈沖和雷電反擊。

一、雷擊對(duì)變電站造成的危害

（一）直擊雷

在油田變電站中，雷云直接對(duì)金屬導(dǎo)體和建筑發(fā)生強(qiáng)烈放電現(xiàn)象的過(guò)程被稱為直擊雷。在這個(gè)放電過(guò)程中，電流瞬間值非常大，甚至可以達(dá)到200 kA，對(duì)于如此強(qiáng)大的電流，其轉(zhuǎn)換成的熱能對(duì)泄流路徑上的物體具有極大的破壞力。現(xiàn)在所有在運(yùn)行的變電站都裝有避雷針，避雷針的工作原理是：當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，強(qiáng)大的雷擊電流接觸到避雷針，避雷針發(fā)揮傳導(dǎo)作用，雷擊電流通過(guò)避雷針和與之相連的接地導(dǎo)線泄入大地[1]。這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電位差，巨大的電位差會(huì)存在于避雷針和地面之間，因此，在變電站設(shè)計(jì)時(shí)，要確保避雷針和其他電氣設(shè)備之間擁有足夠的絕緣距離。

（二）感應(yīng)雷

感應(yīng)雷在物理原理上，主要會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種形式的危害，這兩種形式對(duì)于油田變電站都有不同程度的危害。對(duì)于靜電感應(yīng)，就是大片雷云在天空聚集，并會(huì)攜帶巨大電荷，這些電荷會(huì)導(dǎo)致雷云周圍強(qiáng)大靜電場(chǎng)的形成，這個(gè)時(shí)候大量的異性電荷將會(huì)產(chǎn)生于雷云下方的金屬導(dǎo)體上，一旦放電現(xiàn)象發(fā)生，電荷就會(huì)流動(dòng)，大量電荷會(huì)流向電勢(shì)低的方向，通過(guò)線路傳入機(jī)房，使通信設(shè)施遭受巨大損害。對(duì)于電磁感應(yīng)，它的基本過(guò)程是這樣的，在雷云放電的瞬間，在放電通道周圍會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的磁場(chǎng)，在不斷放電過(guò)程中，放電通道周圍的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生劇烈的變化，此時(shí)巨大的感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)在周圍的導(dǎo)體上被擊出，如果感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)超出了設(shè)備之間的絕緣臨界值，通過(guò)擊穿絕緣的方式，設(shè)備就會(huì)損壞，同時(shí)，對(duì)于相連接的通信設(shè)備，感應(yīng)電流通過(guò)傳導(dǎo)，也會(huì)對(duì)這些通信設(shè)備造成一定的破壞。

（三）電磁脈沖

通過(guò)避雷針和接地線的傳導(dǎo)，強(qiáng)大的雷電流傳入大地，閃電放電的變化過(guò)程比較劇烈，產(chǎn)生的電流是非均勻變化的，在引下線的附近，變化的雷電流產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖信號(hào)，由于電磁脈沖比較強(qiáng)大，隨距離衰減也就比較緩慢，在其傳播的過(guò)程中，就會(huì)給網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集中監(jiān)控系統(tǒng)等建筑物內(nèi)的一些極其靈敏的現(xiàn)代化通信設(shè)備造成巨大的破壞。

（四）雷電反擊

變電站避雷針被雷電閃擊到時(shí)，在非常短的時(shí)間，通過(guò)引下線，巨大的雷電流內(nèi)流入大地，由于雷電流瞬時(shí)值可以達(dá)到200kA，盡管接地系統(tǒng)良好，引下線和接地裝置的電勢(shì)在泄流的瞬間也可以達(dá)到100kV以上，這時(shí)反擊放電現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生在與地網(wǎng)相連的設(shè)備上。在引下線與電氣設(shè)備之間，如果安全距離不夠或者沒(méi)有做好等電位系統(tǒng)，放電現(xiàn)象就會(huì)對(duì)人身與設(shè)備的安全造成危害[2]。

二、油田變電站防雷的基本措施

（一）直擊雷的保護(hù)

如今，像避雷針等直擊雷裝置都在油田變電站進(jìn)行了安裝，同時(shí)主接地網(wǎng)相連接或者通過(guò)專用的接地裝置接入大地。要保持接地線與被保護(hù)電氣設(shè)備的安全距離，突出屋面的放散管和風(fēng)管以及建筑物內(nèi)的設(shè)備等都要進(jìn)行接地處理。在所有油田變電站中，所有的防雷接地設(shè)計(jì)都要執(zhí)行國(guó)際規(guī)范，使其能夠滿足雷電流泄流的需要。

（二）感應(yīng)雷的保護(hù)

1.接地引下線要多使用幾條，通過(guò)分流的方式大大減小每條引下線經(jīng)過(guò)的雷電流。

2.加強(qiáng)敏感位置的電磁屏蔽。可以使用特殊的屏蔽材料甚至采用雙層屏蔽措施，改善屏蔽效果。

3.重要電子信息系統(tǒng)應(yīng)盡可能與外墻保持一定距離，這是以建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作引下線時(shí)的基本要求。

4.對(duì)于電子信息系統(tǒng)的供電系統(tǒng)保護(hù)，要在電子信息系統(tǒng)的信號(hào)傳輸回路上安裝防感應(yīng)雷裝置，同時(shí)在分電裝置主線開(kāi)關(guān)處及總配電裝置主線開(kāi)關(guān)處分別安裝防感應(yīng)雷裝置。

5.屏蔽層公用一個(gè)接地網(wǎng)，對(duì)于所有進(jìn)、出控制室的電纜，都要采用屏蔽電纜。

（三）電磁脈沖的保護(hù)

屏蔽和隔離是防護(hù)電磁脈沖最有效的措施，為了起到抑制和消除電磁干擾的作用，把空間中的電磁干擾阻擋在被保護(hù)的通信設(shè)備之外是屏蔽的主要措施，具體就是在變電站設(shè)計(jì)的過(guò)程中將電氣專業(yè)與建筑密切配合，在主控室的六面墻體中布置金屬屏蔽網(wǎng)，做好隔離防護(hù)，將具有屏蔽功能的鎧裝線應(yīng)用于進(jìn)出主控室的線路連接中。

隔離的主要內(nèi)容就是對(duì)控制系統(tǒng)中接口信號(hào)的隔離[3]。采用弱電自動(dòng)化裝置組成控制系統(tǒng)是現(xiàn)在變電站的基本特點(diǎn)，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就要抑制空間電磁脈沖對(duì)傳輸過(guò)程的干擾，可以采用光電隔離器、脈沖變壓器等隔離數(shù)字輸入和輸出信號(hào)。

（四）重電反擊的保護(hù)

為有效的進(jìn)行雷電反擊保護(hù)，需要將獨(dú)立避雷針運(yùn)用于高電阻率地區(qū)；當(dāng)這個(gè)地區(qū)的電阻率比較一般時(shí)，為了便于有效地泄放雷電能量，其接地電阻應(yīng)該≤10Ω，以降低引下線電壓，同時(shí)可以搭建均壓網(wǎng)，這個(gè)均壓網(wǎng)要保證全變電站所有設(shè)備與大塊金屬相連接，然后連接處于低電位的設(shè)備和接地裝置，形成一張等電位均壓網(wǎng)。除此之外，在敷設(shè)主地網(wǎng)時(shí)，要使網(wǎng)孔成方形，以便更好的發(fā)揮作用。

三、結(jié)語(yǔ)

將防雷設(shè)施配備在油田變電站中，可以有效減少油田變電站遭受的雷擊損失。在油田變電站的防雷過(guò)程中，要對(duì)雷電入侵的物理原理進(jìn)行研究。針對(duì)具體的雷擊傷害采取相應(yīng)的防雷措施，可以使防雷措施的效果最大發(fā)揮，最大程度減少和防止雷電入侵所造成的損失，有效保證油田變電站設(shè)備和工作人員的安全。

參考文獻(xiàn)

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[2]李東波，張加磊，鞏建衛(wèi). 油田10kV配電網(wǎng)防雷保護(hù)現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2018（5）：150-150.

[3]楊自廣，范鵬，劉佳，等. 油田10kV配電線路防雷措施探討[J]. 電工技術(shù)，2017（9）：89-91.

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)桂英 ，女，1975年8月25日，在大慶油田有限責(zé)任公司采油四廠電力維修大隊(duì)從事變電站值班員工作。