110kV變電站的防雷保護(hù)措施探討

石玉琛

摘要：雷電災(zāi)害作為最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了極大的威脅，尤其是處于雷雨多發(fā)地區(qū)的110kV變電站，更容易遭受雷擊，因此為安全起見，我們不僅要重視防雷設(shè)計(jì)，更好著力提高防雷水平，以此保證110kV變電站可靠供電。

關(guān)鍵詞：110kV;變電站;防雷保護(hù)

1雷擊的形式和危害

1.1雷擊的形式

（1）雷電感應(yīng)，即感應(yīng)雷。雷電感應(yīng)可以分為兩大類，即電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)。巨大的雷電流會(huì)在其附近的空間內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，而形成的磁場(chǎng)可以在周圍的導(dǎo)體上產(chǎn)生非常高的電壓，會(huì)使得人們和設(shè)備出現(xiàn)二次放電的情況，進(jìn)而使得電氣設(shè)備出現(xiàn)損壞。

（2）球形雷。在這幾種雷擊形式中，球形雷出現(xiàn)的次數(shù)比較少還不規(guī)則，關(guān)于球形雷的相關(guān)資料也不夠齊全，研究人員對(duì)其出現(xiàn)的原理觀點(diǎn)還不一致;除此之外，球形雷還可以通過煙囪、門或窗等進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致人們的生活安全受到重要威脅。

（3）直擊雷。出現(xiàn)直擊雷的情況，會(huì)產(chǎn)生非常大的雷電電流，這些電流會(huì)侵入地表，導(dǎo)致和雷擊地方產(chǎn)生接觸的金屬會(huì)出現(xiàn)很大的對(duì)地電壓，從而導(dǎo)致觸電事故出現(xiàn)。與此同時(shí)，直接的雷擊會(huì)導(dǎo)致大量電流的出現(xiàn)，由于雷擊產(chǎn)生的沖擊電壓會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和電力變壓器出現(xiàn)燒毀情況，進(jìn)而使得電線被燒毀，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)斷裂情況，從而出現(xiàn)斷電情況，導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，由此可見，直擊雷具有非常大的毀滅性，也會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，威脅到人民的生命安全。

1.2雷擊的危害

（1）如果受到雷擊情況，導(dǎo)線和地線上的電壓都比較高，會(huì)導(dǎo)致桿塔的間隙或者是交叉跨越的間隙出現(xiàn)被擊穿的情況。

（2）如果出現(xiàn)架空地線檔中落雷情況，放電通道連接的底線上，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度降低的情況，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)斷股、灼燒的問題，進(jìn)而導(dǎo)致底線中斷。

（3）在雷擊作用下，會(huì)導(dǎo)致絕緣閃絡(luò)，使得相間或者是單相接地出現(xiàn)短路情況，從而使得導(dǎo)線、接地引下線出現(xiàn)燒傷乃是燒斷問題。

（4）在雷擊作用下，會(huì)導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)，電源開關(guān)出現(xiàn)跳閘情況，如果較為嚴(yán)重，還會(huì)導(dǎo)致絕緣子串脫開甚至炸裂情況，從而導(dǎo)致線路出現(xiàn)接地故障，且這種故障無(wú)法修復(fù)。

2?110kV?變電站防雷的必要性

之所以在?110kV?變電站中強(qiáng)調(diào)防雷設(shè)計(jì)與保護(hù)，一是因?yàn)槔纂娢：薮螅绊懛秶鷱V，具體包括直擊雷和感應(yīng)雷兩種，當(dāng)雷電直接擊中?110kV?變電站系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，往往會(huì)形成強(qiáng)大的電流和電壓，從而引發(fā)熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等破壞設(shè)備;而當(dāng)雷電擊中變電站的防雷系統(tǒng)時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)電磁脈沖和放電現(xiàn)象，此時(shí)電壓經(jīng)金屬管道或電纜對(duì)設(shè)備進(jìn)行電磁干擾，影響設(shè)備運(yùn)行或降低其絕緣性。二是因?yàn)榉览妆Ｗo(hù)工作本就是?110kV?變電站變電站工程建設(shè)的一部分，而且不可或缺，若設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，則易為變電站甚至整個(gè)電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行埋下安全隱患，故對(duì)于110kV?變電站而言，加強(qiáng)防雷保護(hù)至關(guān)重要。

3?110kV變電站防雷設(shè)計(jì)

3.1工程概況

3.1.1?結(jié)構(gòu)形式

采用鋼框架結(jié)構(gòu)，柱、梁選用?H?型鋼，Q345B?材質(zhì)，尺寸有?300?mm×300?mm、350?mm×350?mm、400?mm×400?mm，柱網(wǎng)尺寸6～7.5?m。

3.1.2?樓蓋結(jié)構(gòu)

樓蓋采用鋼筋桁架樓承板或鍍鋁鋅金屬板。鋼筋桁架樓承板上部是鋼筋混凝土，底部為壓型鋼板。鍍鋁鋅金屬板外板厚?0.67?mm，內(nèi)板厚?0.5?mm，中間為巖棉層。

3.1.3?維護(hù)結(jié)構(gòu)

外墻采用壓型鋼板復(fù)合板，分內(nèi)外兩層，外層為?0.8?mm?厚的壓型鋼板，內(nèi)層為?0.6?mm厚的鋼板，中間部分則是?75?～?100?mm?厚彩鋼巖棉夾芯板。

3.1.4?構(gòu)件連接

鋼柱通過鋼接柱腳?（?地腳螺栓?）?安裝于基礎(chǔ)上。梁和柱、主梁和次梁的連接采用高強(qiáng)螺栓。鋼筋桁架樓承板底部鋼板與屋面鋼梁的連接使用栓釘。金屬屋面板板間連接為卷邊壓接，屋蓋內(nèi)外板與屋面檁條采用壓接，而檁條與屋面梁則采用焊接。

3.2?防直擊雷設(shè)施的三要素

3.2.1?接閃器

以屋頂鋼筋網(wǎng)作接閃器，需滿足如下條件：防水和混凝土層允許遭到破壞?;構(gòu)件間形成電氣通路。而以金屬屋面作接閃器的條件則是?：板間的連接為持久的電氣貫通?;鋼質(zhì)金屬板下無(wú)易燃物品時(shí)，板厚≥?0.5?mm?;鋼質(zhì)金屬板下有易燃物品時(shí)，板厚≥?4?mm?;金屬板無(wú)絕緣被覆層。當(dāng)屋頂遭雷擊時(shí)，混凝土屋頂會(huì)產(chǎn)生碎片，會(huì)破壞防水、保溫層。高壓變電站為無(wú)人值班，周圍無(wú)人停留，全戶內(nèi)變電站除建筑物外不布置任何生產(chǎn)設(shè)施，雷擊時(shí)即使產(chǎn)生碎片，也不致帶來有害影響。直接雷擊后所遭到破壞的防水、保溫層僅是一小塊，無(wú)損建筑結(jié)構(gòu)，加以修補(bǔ)即可，況且防水層在正常使用一段時(shí)間后也需要修補(bǔ)或翻修。建筑構(gòu)件間的焊接、壓接、縫接、綁扎、螺釘或螺栓連接等均可視為電氣是貫通的[6]?。鍍鋁鋅金屬板屋蓋按建筑做法，板間形成了電氣通路。鋼筋桁架樓承板屋蓋上部混凝土板內(nèi)的鋼筋采用焊接和金屬綁線綁扎，其與女兒墻內(nèi)鋼筋間為金屬綁線綁扎，混凝土板鋼筋網(wǎng)及其與女兒墻的鋼筋實(shí)際形成了電氣通路。金屬屋蓋外板厚?0.67?mm，板下的巖棉氧指數(shù)>?28，屬難燃性材料?。為防銹蝕，鍍鋁鋅金屬板外表面會(huì)涂覆一層薄的油漆，但薄的油漆不屬絕緣被覆層。

3.2.2?引下線

以鋼柱作引下線應(yīng)滿足如下要求?：構(gòu)件間應(yīng)電氣貫通?;在地面?1.7?m?至地面下?0.3?m?處，引下線具有保護(hù)措施以免遭受機(jī)械損傷?;引下線間距符合相應(yīng)防雷等級(jí)的距離要求。鍍鋁鋅金屬板屋蓋與鋼柱間由建筑做法，可形成電氣通路。鋼筋桁架樓承板屋蓋下部壓型鋼板通過栓釘固定于屋面鋼梁，與上部混凝土板鋼筋卻無(wú)任何電氣連接，若設(shè)置導(dǎo)體將鋼梁或鋼柱與混凝土板鋼筋連通，鋼柱與屋頂鋼筋網(wǎng)即可電氣貫通。變電站建筑物均會(huì)設(shè)置維護(hù)結(jié)構(gòu)，另外考慮防腐、防火的要求，鋼柱本身亦涂覆絕緣材料，即考慮作引下線用的鋼柱在地面?1.7?m?至地面下?0.3?m?處可視作已具備保護(hù)措施。全戶內(nèi)?110?kV?變電站建筑物由于體量較小，防雷等級(jí)至多為二級(jí)，大多數(shù)情況下為三級(jí)，引下線間距分別不得大于?18?m、25?m?。按變電站建筑物的柱網(wǎng)尺寸，鋼柱作引下線滿足間距要求。

3.2.3?接地裝置

在建筑基礎(chǔ)采用硅酸鹽水泥，土壤含水量不低于?4%，且基礎(chǔ)外表面無(wú)防腐層或防腐層為瀝青質(zhì)時(shí)，推薦采用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作雷電保護(hù)的接地裝置。鋼柱與基礎(chǔ)間的地腳螺栓本身與基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)并無(wú)任何電氣連接。對(duì)于高壓變電站，接地網(wǎng)除可利用自然接地體外，還應(yīng)設(shè)置人工接地網(wǎng)。因此無(wú)論建筑基礎(chǔ)是否符合要求，可利用人工地網(wǎng)作防雷系統(tǒng)的接地裝置。

4結(jié)語(yǔ)

110kV變電站防雷設(shè)計(jì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，這就要求我們從110kV變電站實(shí)際情況出發(fā)，制定合理有效的防雷方案，通過從避雷針、避雷器、接地設(shè)計(jì)等多方面加以考慮和保護(hù)，可大大增強(qiáng)110kV變電站的防雷水平，進(jìn)而能夠更好的抵御雷擊。

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