變電站的防雷保護技術研究

朱軍 張晨宇 黃晨光 徐小凌

浙江防雷安全檢測有限公司臺州分公司 浙江臺州 317000

雷電是自然中令人恐怖的氣體放電現象。18世紀，富蘭克林首次闡述了避雷針的原理，提出了雷電是大氣中火花放電的物理本質。雷電放電對現代航空、電力等領域有很大影響，使得人們開始加強對雷電防護技術的研究。變電站發生雷擊事故會對電網產生較大危害，造成大量經濟損失。電力變電站實現綜合自動化提高了變電站的防雷能力，為供電部門提供經濟安全的電能創造了條件。在變電站設計中保護變電站設備安全，能最大程度減少雷擊事故發生[1]。

1 雷電活動分析

夏季汛期來臨時，經常會出現雷電活動，且帶有非常高的能量，足以摧毀一定范圍內的物體。如果配電變壓器及配電線路的防雷措施設置不當，就會遭受雷電活動的襲擊，對電力客戶的用電造成影響，但同時也會造成供電企業的經濟損失。

雷電活動具有非常大的不確定性。雷電云在空氣、建筑物外形、土壤等因素的影響下會出現不同的雷電襲擊。一般來說，雷電分為感應雷和直擊雷。雷電擊于地面或配電線路，相互之間出現電磁感應，此時就會出現感應雷過電壓。而雷電直擊避雷線或架空輸配電線路引發的過電壓會形成直擊雷過電壓。

雷電活動對配電變壓器及配電線路設備的影響非常大。研究發現，平邑縣境內的配電線路遭受雷害，主要是由感應雷電過電壓引起。平邑縣供電公司的研究數據表明，在過去10年內，配電線路運行故障中，有近67%的安全隱患來自于雷害事故，這大大影響了配電線路的供電可靠性和電網安全。配電變壓器運行故障中，大多是由于雷電擊穿變壓器造成供電中斷。所以，研究配電變壓器及配電線路設備的防雷保護措施具有重要意義[2]。

2 變電站的防雷保護技術應用要點

2.1 加強變電站進線防護

變電站遭受雷擊最主要的形式就是下行雷，變電站中的設備需要承受直擊雷，直擊雷對變電站的電氣設備造成的雷電波會對變電站輸電線路造成直接損害。因此降低直擊雷對變壓器造成的損害是至關重要。對變電站的進線方式進行加強，對避雷器的雷電波以及雷電電流進行控制，當遇到雷擊時，線路中的電壓會向變電站的方向運動。變電站中的電氣設備抗壓能力較小，沖擊能力加到，遭受雷擊會造成線路的損壞，因此將避雷線安裝在變電站的進線中，能夠起到一定的防雷效果。

2.2 加強變電站的防雷感應

電力技術隨著社會的發展在不斷進步，防雷技術也得到了有效的改進，防雷系統得到了逐步的完善，現有的雷擊對戶外設備造成的損害已經得到了最大程度的降低。但是仍然存在一些小缺陷，比如變電站中的弱電設備會通過雷電過電壓時發生電磁干擾；防雷系統會因為電磁脈沖或者其他一些雷電因素而影響變電站的正常工作。降低弱電設備的感應功能，對系統的整體布局進行優化，同時將雷電流的電壓降到最小，通過設置多個接地引線對防雷感應進行保護。比如將光耦元件安裝在變電站防雷感應的信號線接口的地方；將電位與變電站中的電氣設備進行連接；限制一些過壓設備的電源入口；設置電位的位置，盡量將其設置在通信室內；在控制室的線路中，應用屏蔽電纜，使用相同的接地極以提高防雷感應的雷擊等[3]。

2.3 促進變電站的絕緣效果

在電力發展過程中，要想保證其線路的絕緣性被有效提高，則需要將其線路的耐電度進行有效提高，在實際的實施過程中，首先需要促進桿塔上絕緣子數量的增加，提高其絕緣子串中的閃絡沖擊電壓值，從而將其耐雷電效果進行有效增強，實現對跳閘率的控制。與此同時，還可以將差異絕緣法進行應用，就其電路來說，即使在同一個塔桿上面，其三項絕緣性能也是不同的，下面的絕緣子數量更多，也就是說，一旦其遭受雷擊，就會導致導線的絕緣體被穿透，使得其進入到地面，從而對雙向閃絡問題進行有效防范。

2.4 裝設線路自動重合閘裝置

供電所的配電線路遭受雷擊時，大部分是瞬時性的接地故障。裝設配電線路自動重合閘設施，可以實現自動重合，保證配電線路的正常運行。在配電線路上裝設避雷線，其防雷效果簡單高效。除防雷之外，避雷線對配電線路的導線具有屏蔽作用和耦合作用，能夠降低輸配電線路絕緣子的電壓數值，同時還具有分流作用，能夠有效減小配電線路桿塔的頂電位數值。

2.5 對重要用電負荷需要重點防護

重要用電負荷線路容易受到雷擊時，需對重要用電負荷性質、所處的地域環境采取有針對性的防雷措施。重要用電負荷處于農村空曠區域時，宜進行避雷線路的搭建，主要采取屏蔽手段，實現分流的線路建設。重要用電負荷處于城市區域時，一般采用防雷絕緣子或線路直連氧化鋅避雷器的方式進行防雷。以上防雷措施經運行分析后，都取得了較好的效果[4-5]。

3 結語

綜上所述，變電器作為電力系統中一個重要的組成部分，非常容易受到雷擊的影響而發生意外事故，導致電力系統無法為人們正常輸送電流，給人們的生活與生產帶來一定的影響，嚴重的情況下會造成一定的經濟損失。因此要不斷對變電站的防雷保護技術進行研究，不斷強化變電站防雷保護措施，以保證電力系統的有效運行。