變電站的防雷保護(hù)技術(shù)研究

賀耀斌

深圳康普盾科技股份有限公司 廣東深圳 518053

變電站是電力系統(tǒng)在輸配電過程中不可缺少的重要組成部分。在雷雨季節(jié)，一旦變電站受到惡劣天氣影響，遭遇到雷擊，常常會在其所服務(wù)的供電范圍造成停電事故，而大面積的停電事故，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的生活帶來很大的影響。這就要求變電站的防雷措施必須非常可靠。

1 防雷裝置的原理

防雷技術(shù)是一項系統(tǒng)工程，包含外部防雷和內(nèi)部防雷兩方面。外部防雷是對直擊雷的保護(hù)，主要是通過金屬桿、引下線、接地體系統(tǒng)將雷擊產(chǎn)生的雷電流導(dǎo)入地底，從而將雷電均勻釋放，將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入大地，從而避免對線路的運(yùn)行造成影響。內(nèi)部保護(hù)是過電壓保護(hù)，作用是均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。防雷技術(shù)的應(yīng)用需要充分考慮當(dāng)?shù)氐那闆r，綜合分析環(huán)境，保證防雷裝置的效果。配電線路的防雷技術(shù)主要有疏導(dǎo)式和堵塞式。疏導(dǎo)式是通過電流的釋放方式實現(xiàn)防雷，堵塞式是通過提升配電線路承受雷擊能力的方式實現(xiàn)防雷。防雷效果較好的措施主要包括采用防雷絕緣子、安裝帶間隙的氧化鋅避雷器、線路直連氧化鋅避雷器、全線路敷設(shè)架空地線、提高絕緣水平以及增大絕緣子閃絡(luò)路徑等[1]。需要說明的是，防雷措施的應(yīng)用應(yīng)該保證對正常線路運(yùn)行沒有影響。

2 變電站的防雷保護(hù)技術(shù)要點

2.1 提升線路絕緣水平

提升線路絕緣水平，目的是堵塞雷電流。目前，部分老舊配電線路的絕緣水平不高，表現(xiàn)為絕緣子爬電距離路徑長度不足。所以，在配電線路建設(shè)設(shè)計方面，應(yīng)該提升線路絕緣子的絕緣水平，改變絕緣子的型號，采用爬電距離路徑長、機(jī)械強(qiáng)度大的新型絕緣子，從而保證配電線路在雷雨大風(fēng)等惡劣氣候環(huán)境下的可靠運(yùn)行，提升用電安全[2]。10kV絕緣子按結(jié)構(gòu)可選用柱式絕緣子和懸式絕緣子，按功能可選用防雷絕緣子和防污絕緣子。絕緣子型號根據(jù)導(dǎo)線類型、最大使用拉力、地區(qū)所處海拔和環(huán)境污穢等級進(jìn)行選擇。10kV直線單桿宜選用爬電距離路徑長的線路柱式瓷絕緣子。10kV直線雙桿宜選用2～3片交流懸式盤形防污瓷絕緣子串。10kV耐張桿宜選用2～3片交流懸式盤形防污瓷絕緣子串。

2.2 合理運(yùn)用架空地線

架空地線架設(shè)于絕緣線路導(dǎo)線上方，能有效減少雷電直擊導(dǎo)線概率，降低雷電在導(dǎo)線上引起的雷電感應(yīng)過電壓。架空地線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角宜采用20°～30°，規(guī)格一般采用35mm2鍍鋅鋼絞線，每基電桿應(yīng)加1處接地。架空地線保護(hù)方式適用于空曠地帶、封山育林地帶架空絕緣線路和架空裸線路導(dǎo)線的保護(hù)方式。10kV配網(wǎng)線路進(jìn)行避雷線設(shè)置，主要是提升防雷能力。若是出現(xiàn)高壓雷電，配電線路中的電壓和電流不會與外界產(chǎn)生電力共振，整個電力系統(tǒng)將處于一個平衡狀態(tài)。

2.3 降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻的大小也是配電線路免受雷擊的影響因素之一。所以，在雷電多發(fā)區(qū)域應(yīng)該避免桿塔接地電阻過高，一般接地電阻不宜超過30Ω。桿塔工頻接地電阻值應(yīng)根據(jù)桿塔所在地土壤接地電阻率進(jìn)行校核。降低接地電阻的有效方法主要是增大接地帶的有效接觸面積、延長接地帶長度、增加接地極根數(shù)和深度以及換土等物理性降阻方式，不得使用化學(xué)類降阻劑[3]。

2.4 對重要用電負(fù)荷需要重點防護(hù)

重要用電負(fù)荷線路容易受到雷擊時，需對重要用電負(fù)荷性質(zhì)、所處的地域環(huán)境采取有針對性的防雷措施。重要用電負(fù)荷處于農(nóng)村空曠區(qū)域時，宜進(jìn)行避雷線路的搭建，主要采取屏蔽手段，實現(xiàn)分流的線路建設(shè)。重要用電負(fù)荷處于城市區(qū)域時，一般采用防雷絕緣子或線路直連氧化鋅避雷器的方式進(jìn)行防雷。以上防雷措施經(jīng)運(yùn)行分析后，都取得了較好的效果。

2.5 屏蔽電纜接地

電纜屏蔽層的接地有兩點接地和一點接地2種方式。對由于感應(yīng)耦合的磁場干擾現(xiàn)象，一點接地起不到屏蔽的作用，只有采取兩端都接地的方式，外部干擾電流產(chǎn)生的磁場才能在屏蔽層中感應(yīng)產(chǎn)生一個與外部干擾電流方向相反的電流，起到抵消降低干擾電流的屏蔽作用。

2.6 采用防雷絕緣子

防雷絕緣子可用于直線桿和耐張桿。直線桿的防雷絕緣子在絕緣子兩端安裝放電金具和引弧金具組成放電間隙。放電金具內(nèi)段導(dǎo)線若是絕緣導(dǎo)線時，絕緣導(dǎo)線應(yīng)剝皮處理。架空絕緣線路宜3基安裝1處，多雷區(qū)應(yīng)逐基安裝；架空裸線路一般不采用防雷絕緣子。耐張桿的防雷絕緣子在絕緣子兩端安裝放電金具和引弧金具組成放電間隙。耐張線夾內(nèi)段導(dǎo)線若是絕緣導(dǎo)線時，絕緣導(dǎo)線應(yīng)剝皮處理，每基耐張桿安裝1處。當(dāng)雷電過電壓閃絡(luò)時，工頻短路電流將在放電金具與引弧金具之間燃燒，進(jìn)而保護(hù)線路免受雷擊損傷[4]。

2.7 低壓防雷檢測

低壓供電系統(tǒng)的接地制式和類型是防雷檢測工作中不可缺少的內(nèi)容，是要掌握各系統(tǒng)的接地原理，根據(jù)不同的場所，認(rèn)真識別N線和PE線的組合，就能準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)接地制式和類型，進(jìn)而測量相應(yīng)的接地電阻值和接觸電阻值。一則為用戶提供配電系統(tǒng)接地制式設(shè)計選擇是否正確合理，二則可提供接地是否安全可靠，阻值是否達(dá)到設(shè)計要求，為電氣設(shè)備安全運(yùn)行和工作人員人身安全提供保障。

3 結(jié)語

變電站防雷是一項綜合性工程，要了解變電站所處的自然環(huán)境、土壤地質(zhì)條件、設(shè)備的配置情況等，需對變電站進(jìn)行有針對性的防雷保護(hù)。通過合理設(shè)置避雷針等設(shè)備，對弱電系統(tǒng)配置有效的電涌保護(hù)器，與接地系統(tǒng)可靠連接，從而實現(xiàn)有效的防雷保護(hù)。