220kV變電站的防雷保護分析

王曉峰 吳仕軍

摘要：電力行業(yè)在我國各項行業(yè)發(fā)展過程中處于重要地位，獲得了國家和社會的廣泛關(guān)注。同時，變電站是為我國提供電力的供電設(shè)備，同時也對我國電力事業(yè)的發(fā)展以及電力工作人員的安全起著重要的影響作用。220kV變電站容易受到雷電的影響，這種情況下會對我國相關(guān)的電路和電力設(shè)備造成損害，影響正常的供電活動。因此，文章將詳細分析220kV變電站的危害，并且提出幾點防雷保護措施。

Abstract： The power industry plays an important role in the development of various industries in China and has received extensive attention from the country and society. At the same time， the substation is the power supply equipment that provides electricity to the country， and it also plays an important role in the development of China's electric power industry and the safety of electric power workers. 220kV substations are easily affected by thunder and lightning. In this case， it will cause damage to related circuits and power equipment and affect normal power supply activities. Therefore， the article analyzes the hazards of 220kV substations in detail and proposes several lightning protection measures.

關(guān)鍵詞：220kV變電站;防雷保護;分析

Key words： 220kV substation;lightning protection;analysis

中圖分類號：TM862? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0148-02

0? 引言

當前，在我國電力事業(yè)發(fā)展過程中，相關(guān)電力管理人員對變電站的安全運行提高了關(guān)注力度，如果變電站被雷電擊中，不僅會造成供電設(shè)備受損，而且還會帶來一些不可預(yù)計的破壞。在雷電發(fā)生頻繁的地區(qū)，電力系統(tǒng)的故障問題，多半是由雷電等天氣造成的。但是如果在變電站中安裝了避雷針等設(shè)備，那么發(fā)生事故的概率會大大降低。基于此，本文將深入細致的分析相關(guān)的問題。

1? 變電站概念

在電力事業(yè)發(fā)展中，變電站作為一種重要的發(fā)電系統(tǒng)，通過具體工作的運行，將電力傳輸?shù)礁邏弘娋W(wǎng)中，開展具體的發(fā)電、供電工作。

2? 雷電擊打變電站的方式和危害

2.1 雷的直擊和繞擊

在云層間，雷云單體漂浮在天空中，雷云會攜帶著電荷，像是一個影子隨風漂浮和移動，如果在漂浮的過程中遇到變電站的避雷針或者其他比較突出的物體，電荷會對突出物體產(chǎn)生很大的影響，這樣變電站和雷電兩者會連接在一起，會產(chǎn)生直擊或者繞擊現(xiàn)象。通常來說，如果地面上的突出物比較高，雷云下方的平均電場強度較大，這時變電站的避雷針等其他突出物最容易受到直擊雷的影響，這主要是因為避雷針能夠影響雷云，而是雷云為極易受到避雷針的影響，這種情況下會對變壓器產(chǎn)生消極影響。要知道，一次雷擊就相當于將電力放到幾萬安培，這時高熱和電力會融合在一起，然后引發(fā)混凝土桿破裂，最終會引起巨大的火災(zāi)和大爆炸，這是屬于比較嚴重的情況，不僅會對變電站帶來巨大的危害，而且還會威脅周圍生物的生命健康安全。

2.2 感應(yīng)雷

當雷電產(chǎn)生后，直擊雷放電之間會產(chǎn)生巨大的能量，那么該能量會通過電磁感應(yīng)這種方式向周圍擴散，這時候變電站內(nèi)的相關(guān)設(shè)備也會發(fā)電，這就產(chǎn)生了感應(yīng)雷。在研究電力系統(tǒng)時，我們就可以發(fā)現(xiàn)感應(yīng)雷的危害是大面積的，相關(guān)的研究人員認為感應(yīng)雷是變電站內(nèi)部電子設(shè)備得克星。例如，根據(jù)一段詳細的資料我們能夠看出感應(yīng)雷的電力含量很大，確實可以被視為變電站電子設(shè)備的危害物。如果感應(yīng)雷得強度比較大，那么電壓也會大大增大，由于電壓增強，如果變電站內(nèi)的相關(guān)設(shè)備一時間不能承受該力量，可能就會造成相關(guān)電力設(shè)備的損害，造成巨大的危害，對變電站四周也會產(chǎn)生巨大的消極影響。從實際生活中來看，在具體的生產(chǎn)實踐過程中，雷擊的靜電感應(yīng)破壞力要比電磁感應(yīng)高許多倍。產(chǎn)生雷電后，雷電會作用在云朵上，并且漂浮在地表的上空，地表上的電荷和雷云的電荷正好相反，這樣兩者會吸收融合在一起，這種情況下會造成強電流，這在一定程度上會加大危害力度，相關(guān)的電力設(shè)備容易引燃，這樣電子設(shè)備會失去功效，很難完成供電工作。由此可見，感應(yīng)雷產(chǎn)生的電流力量很大，對變電站及其電子設(shè)備會產(chǎn)生消極影響，需要得到相關(guān)人員的重點關(guān)注，根據(jù)感應(yīng)雷得實際特點研究相應(yīng)的預(yù)防和解決措施，降低感應(yīng)雷產(chǎn)生的危害。

2.3 雷電侵入波

雷電侵入波主要是從比較遠的地方發(fā)生的雷電，遠方落雷，雷電會借助直擊或者其他方式從高壓輸電線路、電纜線或者金屬管道等其他途徑侵入到變電站中，眾所周知，變電站是為某一地區(qū)供應(yīng)電源，管線較長，這樣雷電傳播速度較慢，這種現(xiàn)象被稱為雷電波。但是，雷電波在傳播過程中通過不同的線路進入變電站，如果遇到波阻抗會發(fā)生反射、折射等，這樣一來，電壓會增大許多，這種情況下對電子設(shè)備得危害更加不可預(yù)計，甚至會導致一地區(qū)的電線路斷電，這不僅對變電站造成可巨大的損害，而且不利于當?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)生活發(fā)展。

2.4 變電站防雷措施以及對電子設(shè)備得保護力度較低

2.4.1 避雷針

在變電站工作過程中，極易受到雷電擊中，那么為了避免直擊雷對電子設(shè)備和變電站的危害，變電站一般都會設(shè)置避雷針，避雷針的設(shè)置也要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，對于一些海拔較低的峽谷地區(qū)要采用避雷線，以此來保護電子設(shè)備。但是我國基本上還是采取傳統(tǒng)的避雷針設(shè)計方法，這種方式由于比較落后，不能適應(yīng)當前電子設(shè)備保護的新情況，這種避雷針很難起到預(yù)期的避雷效果。當前，國際上流行一種滾球法理論校核獨立避雷針，這種避雷針的保護范圍遠遠大于傳統(tǒng)的避雷針，同時起到的作用也很強大，并且也符合實際發(fā)展的需要，但是中國對其還存在一定的研究缺失，并不能有效的利用這種避雷針方法開展具體的電子設(shè)備以及變電站保護方式，那么這樣會造成避雷針的工作效率降低，很難有效避雷。

2.4.2 電子設(shè)備保護力度弱，易發(fā)生跳閘現(xiàn)象

相關(guān)調(diào)查顯示，我國220kV變電站容易受到雷電的侵擾，并且每一次被雷電擊中后會產(chǎn)生較大的故障，跳閘是最明顯的一種現(xiàn)象。那么，相關(guān)的研究人員也提出，如果可以利用減少輸電線路受雷擊打的次數(shù)的方法，這樣可以在很大程度上降低雷電對電氣設(shè)備的危害。但是，我國某些地區(qū)對電子設(shè)備及變電站的保護力度較低，如果雷電擊中避雷針或者變電所的其他部位時，在雷擊點處會立即產(chǎn)生過高的電壓，這種強電壓影響下，會形成回路，產(chǎn)生雷電流，這樣很容易引起線路故障跳閘。

3? 220kV變電站的防雷保護措施

根據(jù)上述詳細分析的變電站容易受到的雷擊現(xiàn)象，雷擊現(xiàn)象對變電站的危害力度較大，那么為了減輕雷電對變電站的危害，降低線路的跳閘概率，保證變電站內(nèi)部的電力設(shè)備可以正常有效運行。以下是筆者通過多年從業(yè)經(jīng)驗總結(jié)出的一些有效的防雷方法和措施，為變電站減少雷擊概率提供一些有效的策略。

3.1 安裝MOA是預(yù)防雷電的重要措施

MOA裝置是預(yù)防雷電入侵的一種非常有效的措施，需要得到相關(guān)人員的關(guān)注，并且采取合理的方法在變電站周圍安裝該防雷裝置。比如，可以利用GIS和該裝置相聯(lián)系，發(fā)揮二者的合力，實現(xiàn)防雷效率的提升。我國電力部明確規(guī)定：安全電纜和變壓器組所連接的變電站內(nèi)的電子設(shè)備能否有效的安裝避雷器，并且對電纜中有無電壓進行精準檢驗。那么在安裝該裝置時，首先要做好計算工作，主要是計算當?shù)氐貐^(qū)的雷電電壓，這樣可以根據(jù)計算的數(shù)據(jù)采取合適的變電站保護措施，保證整個電力系統(tǒng)可以安全運行。

3.2 安裝變電站進線避雷器防止雷電過電壓

對變電站中的配電線路來說，如果沒有安裝避雷線，那么在發(fā)生強電壓后，會產(chǎn)生巨大的危害。所以，相關(guān)電力專業(yè)人員需要在變電站內(nèi)部合理安裝避雷器，這樣可以起到較好的防雷效果。此外，對于一些經(jīng)常斷開運行的斷路器，可以在線路的周圍安裝避雷器，這樣能夠有效的防止雷電超過電壓損害線路，造成斷路器開裂，由此可見，安裝避雷器對保護斷路器有著重要的現(xiàn)實作用和意義。雖然避雷針能夠在很大程度上保護線路，避免大面積的被雷擊中，但是雷電波如果侵入變電站或者感應(yīng)雷電的電壓如果過高，這會對斷路器產(chǎn)生極大的威脅，這種情況下變電站會遭受很大的危害，供電系統(tǒng)很可能會中斷，這對電子設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生極大的消極影響。

3.3 線路避雷器的采用

在變電站中，線路的長度一般都比較長，并且被大面積的暴露在高山或者田野中，很容易受到外部力量的影響，包括自然災(zāi)害、雷電或者雷雨天氣等，尤其是雷電，對變電站的影響更大。所以，為了減少雷擊變電站的概率，相關(guān)電力人員應(yīng)該采取一定的方法和措施來減弱雷電對變電站的影響。那么，如果線路被雷電擊中，可以采取消納方式，這樣能夠在一定程度上削弱雷電流對變電站的影響，保護變電站內(nèi)部的電力設(shè)備，跳閘現(xiàn)象也會減少。如果雷電直擊避雷線或者變電站后，線路避雷器的動作情況也會發(fā)生和上述類似的現(xiàn)象，這樣導線和避雷線上的電流會降低，閃絡(luò)現(xiàn)象發(fā)生概率會降低。

3.4 避雷器安裝地點的選擇及安裝注意事項

要想有效的安裝防雷設(shè)備，前提是要選擇良好的地點開展具體的工作。那么，通過全球定位系統(tǒng)可以準確的勘探到雷電多發(fā)區(qū)，并且還能直觀的看到當?shù)氐牡匦翁攸c，然后結(jié)合相應(yīng)的安裝經(jīng)驗，合理的選擇安裝地點。此外，針對不同的電力系統(tǒng)，也要選擇不同的裝置，比如10-35kV系統(tǒng)，避雷器要安裝在斷路器和出現(xiàn)隔離閘刀之間或裝在線路上，這樣能保護斷路器免受雷電高電壓的影響;對于220kV及其以上的輸電線路可以采用不同的措施。例如，對于一些容易發(fā)生雷電反擊的地區(qū)，可以在變電站桿塔兩邊安裝避雷器，這樣可以防止雷電的攻擊，減少雷電對變電站的危害。

3.5 雷季運行方式安排及操作要求

在變電站工作過程中，為了有效的防止雷電的侵入，要考慮到在斷路器上安裝相應(yīng)的避雷器，這樣能在一定程度上躲避雷電的擊打。此外，電力負責人員要意識到，應(yīng)該在雷電發(fā)生之前就要安裝相應(yīng)的避雷設(shè)備，防止雷電過電壓的影響。如果電線設(shè)備發(fā)生跳閘現(xiàn)象，要及時嘗試送電，如果送電不成功，就要對線路進行檢修。所以，在雷電季節(jié)時期，雷電會頻繁發(fā)生，要針對容易出現(xiàn)的一些故障進行檢測，同時還要加強監(jiān)督，對相關(guān)的電子設(shè)備、避雷針等進行檢查，如果存在一些隱患，要采取有效的方法解決，減輕雷電對220kV變電站的危害和影響。

4? 結(jié)束語

綜上所述，在我國電網(wǎng)事業(yè)發(fā)展過程中，雷電是影響電網(wǎng)安全運行的主要自然災(zāi)害之一，那么為了減少危害，需要采取避雷器安裝等相應(yīng)的防雷措施，提高防雷效果。再者，根據(jù)防雷經(jīng)驗來看，需要在變電站中安裝避雷器，加強防雷設(shè)施建設(shè)，減少雷電災(zāi)害造成的損失，保障我國電網(wǎng)能夠安全運行。

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