220kVGIS變電站雷電過電壓防護措施的研究

張圣中 王禎 孟莉莉

摘要：電是日常生活中任何地方都能找到的一種能源。隨著國家經濟的快速發展，GIS變電站占有重要地位。穩定的供應和運輸日益重要。 GIS變電站是電力系統的樞紐，如果內部變壓器和其他電力設備被雷電損壞，則會發生大面積停電，這對工業生產和生命產生更大的影響。

關鍵字：變電站;雷電過電壓;防護措施

前言：變電站的安全運行對于電力系統非常重要，如果變電站的內部絕緣不能自動恢復，則會發生斷電，造成巨大的經濟損失。在礦區，超過85%的電力系統故障是由雷電引起的。變電站的雷電事故主要由兩方面引起：直接雷電和侵入雷電。任何類型的雷電對變電站都是非常有害的。由于按照規定安裝了避雷針和避雷針，因此大大減少了避雷器的頻率。因此，雷電過電壓侵入變電站，這對變電站設備和變壓器構成了極大的危險。

1雷電侵入方法

雷電電磁干擾主要通過傳導耦合和輻射耦合傳遞到變電站，造成擊穿和損壞。一般來說，雷電進入雷電變電站有四種方式：電力線與主控計算機之間的通道，網絡通訊線以及對地電位。其中，電源線侵入的可能性最大。

1.1電源線侵入。

變電站的電源通過低壓線輸入房間。雷電擊中配電線并以行波的形式侵入電源，這可能會導致電源線故障或損壞。其中，高壓線直接雷擊產生的過電壓經變壓器組合后，再沿110V線侵入室內電力設備。另外，直接雷擊可能會擊穿從變壓器到房間的欠壓線路，從而導致過壓。同時，雷電電磁脈沖還會連接110V低壓線路的過電壓，從而嚴重損壞變電站中的設備。

1.2通訊線的入侵。

如果變電站周圍的直接雷電保護措施無效，則地面懸垂物或高層建筑物可能會擊中雷電，從而使雷電過電壓滲透到土壤中，并滲透到網絡電纜和數據收集器與主控計算機之間的電纜。絕緣層允許瞬態過電壓直接沿通信線路斷開。當通信線路被雷電和電磁脈沖碰撞時，線路上數千伏的過電壓入侵將使整個數據系統癱瘓。

1.3地電位反擊通過接地體入侵。

根據變電站建筑物的防雷規格，根據要保護的空間，將信息系統所在的建筑物從外到內劃分為不同的防雷區域。強大的雷電放電放大作用擊中變電站，擊中電壓可達到數萬伏。當反擊電壓沿接地導線到達集成自動化系統的接地接口時，衰減殘留振幅足以損壞系統。

2電氣設備中存在雷電過電壓的風險

閃電是一種電流，因此具有與其相關的所有效果。其特點是可以在短時間內以脈沖形式提供非常大的電流。峰值可以達到數十個，特別是當直接雷擊其峰值可達幾十千安，甚至幾百千安。因此，雷電流具有非常特殊而強大的破壞作用。特別是，它主要體現在以下幾個方面。

2.1雷擊的熱效應會導致被加熱物體立即產生大量熱量，并且當雷電流流過時，被加熱物體的溫度可能會超過10000°C，非常容易著火。

2.2閃電產生的沖擊波可以在空氣中傳播，從而嚴重損害建筑物和電氣設備。

2.3雷電流的粘性動力作用使金屬線斷裂，對傳輸線造成極大傷害。

2.4閃電電磁和靜電感應也稱為二次閃電。雷電不如直接觸摸電氣設備強，但是由于雷電發生的可能性很高，它可以同時在大面積的小區域引起雷電感應并傳輸電能。該線路發送到偏遠地區，擴大了雷電災害的范圍。在電磁感應的情況下，導體會產生較大的感應電動勢，如果導體的接觸不良，則可能會直接過熱并引起火災。靜電感應會在局部區域形成感應過電壓，這種感應過電壓非常危險，因為它會導致建筑物的高低壓線路和電氣設備產生非常危險的電壓。

3防雷措施研究

3.1輸電線路雷電過電壓保護的策略

傳輸線在電力傳輸中起著重要作用，如果傳輸線被雷電過電壓損壞，則過電壓會通過傳輸線傳輸到變電站設備和發電設備，從而導致所有絕緣。受到威脅。地下傳輸線對雷電過電壓的危害較小，一旦雷電傳輸線遇到雷電過電壓，就會發生高溫閃絡。閃絡在電路中形成低阻抗，從而在電路通道中引起工頻電弧，從而導致斷電或短路。防止輸電線路中雷電過電壓的具體保護措施主要分為以下幾類。

3.1.1安裝防雷電纜。雷電保護線可防止電線桿等電線直接擊中雷電，從而轉換雷電流，并降低電線上塔頂的電勢。另外，防雷電線具有用于連接電線的耦合作用，因此減小了塔架與電線之間的電勢差并減小了絕緣體的過電壓。

3.1.2為防止出現反擊電線，可以降低塔架的接地電阻，以減少雷擊時塔架的位置。

3.1.3通過增加傳輸線的絕緣性來提高耐雷擊性。

3.1.4通過通過消弧線圈的接地模式或中性點接地模式來提高電線的耐閃電性。

3.1.5管狀避雷器的安裝。通過使絕緣子的脈沖放電電壓高于套管避雷器的脈沖放電電壓，可以避免線路絕緣子上的閃絡，并限制過電壓。管狀避雷器還具有消弧功能，并降低了跳閘速度。

3.2變電站的雷電過電壓保護策略

變電站通常配備許多變電站和配電設備，并且由于雷電過電壓，變電站中的雷擊會損壞變電站和配電設備。雷電過電壓會改變傳輸線的特性，通常會將傳輸線的波阻抗更改為電氣設備的波阻抗，從而改變波的行為。因此，變電站的雷電過電壓保護尤為復雜。為了確保電氣設備的安全，可以安裝避雷器，例如閥門避雷器。雷電保護裝置的電壓與電氣設備的電壓一致，始終保護電氣設備的安全，但是在真正的變電站中卻無法實現。用于電氣設備的一個防雷設備，通常有多個設備共享一個防雷設備。

在變電站中，金屬氧化物避雷器和閥門避雷器是最常用的避雷設備。為保護變電站中的電氣設備免受過電壓影響，請在變壓器附近的母線上安裝避雷設備。在架空輸電線路上安裝防雷裝置可以完成對輸入線路的保護，并減小雷擊的陡峭電流幅度。由于閥避雷器的電流容量的限制，必須減小雷電流的幅度，以使超過避雷器的電氣設備的電壓與雷擊的突然性成正比。

3.3改善接地網的電位分布

為避免高電位，請將設備的外部和內部保護設備連接到等電位。變電站的接地網采用方孔接地網，可根據接地電位的實際分布考慮網絡接地網。特別是通過在避雷針，避雷器和主氮設備的接地部分中適當增加一個徑向接地電極，以改善電勢分布并防止在發生雷擊時由于大電流而導致電勢上升到地面，從而可能損壞電力設備?？刂苹芈?。電纜安裝槽合理地配備了接地帶，并且平行于電纜槽的均壓帶被設置為接地電位不均，并干擾了次級電路的運行。接地網的表面電勢分布還必須滿足階躍電壓和接觸電壓的要求。

3.4降低桿塔接地電阻

可以適當降低塔的接地電阻，以防止雷電流與導體接觸，從而在雷擊雷時電勢不會過高，此方法對110kV以上的線路具有出色的防雷保護去做。 35-60kV線路塔通常在由塔架接地的塔架上需要避雷針，因此可以保護其他兩個步驟，以防止在某個階段直接擊中雷電后發生閃絡。如果每年雷雨天超過40天，則接地電阻通常不應超過30Ω。

在低土壤電阻的地區，應充分考慮車隊和塔架的接地電阻，并應分別考慮變電站的入口線路部分，采取有效而合理的電阻降低措施。接地體可以擴展。電阻降低劑被施加到塔架的底部以降低電阻，并填充有電阻相對較低的材料。在一些山區和高地地區，很難降低接地電阻，效果通常也不理想。

4結論

通過上面對變電站的供電和配電系統的描述，我們知道了如何擊中220kV GIS變電站，并分析了如何研究防雷措施。知道變電站的故障總是會威脅人們的生命和健康，因此，您需要努力提高自己的技能水平，并采取防雷措施，盡可能避免人員傷亡，以保護人們的安全用電。創造良好的環境。

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