變電站防雷保護分析

鄭巖

摘要：我國地理條件復雜，地勢多樣，西高東低，呈階梯狀分布且氣候多樣，雷區分布縱橫交錯，呈現沿海多雷，荒漠少雷的趨勢;故變電站設置的位置對整個電網運行的安全至關重要，變電站的安全穩定運行又極大程度影響著電力系統的穩定輸出，更會影響著人民的生活質量;為了保證良好的供電質量，必須將變電站的安全運行放在首要位置，防止各種隱患的發生，而變電站安全運行的頭等大事之一就是變電站的防雷保護，因此對變電站防雷保護進行分析很有意義。

關鍵詞：變電站;防雷;接地;措施

引言

雷電會對電子信息系統造成威脅，為確保電子信息系統正常運作，避免雷電對其造成損害，應根據地區實際情況采取適宜的防雷措施，根據不同雷電類別應用合理的防雷技術。

1變電站遭受雷擊的原因分析

1.1直擊雷

帶電云層會對大地猛烈放電，這種現象稱為直擊雷。在直擊雷產生時，通電的物體容易因強電流產生故障，這是因為直擊雷的電流過大，很容易讓周圍的電子系統因為無法承受短時高強度電流的沖擊而產生不可逆損害。

1.2地電位反擊現象

地電位反擊相對于直接雷作用更加明顯，閃電擊中電子系統周邊設施會導致線路損壞或者設備無法承擔高強度電流而發生短路的情況，輕則破壞相關的系統內部構架，重則導致系統關鍵部位發生短路，引發小型爆炸，甚至有產生火災的可能性。其對周邊人群的人身安全及財產安全造成的威脅極大。

1.3雷電波入侵

雷電波入侵相較前兩者更難以預防。雷電波入侵并不是直接對電子信息系統和設備造成破壞，而是在產生雷電波的瞬間，電流進入電子設備中的連接點，產生的電流會沿著導線擴散，使得某一區域出現電壓過強、電流過大等情況。這種電流的傳播非常迅速，因此在雷電波出現時，即使意識到電子設備有損壞可能，也沒有足夠的時間采取應對措施。

2變電站防雷保護分析

2.1站內建筑防雷

變電站內的建筑是變電站防雷的重要一環，同時高度較高的建筑也是變電站內其他用電設備免受雷擊的第一道防線，一定程度上講變電站內建筑的防雷水平直接影響了變電站的安全性和可靠性。現代的變電站建筑全部采用鋼筋混凝土結構，如果使建筑物內的鋼結構之間具有良好的連接，同時在建筑物上部安裝接閃器、避雷針和在地下鋪設標準的接地網絡，那么建筑物本身就會形成金屬屏蔽罩的效果，形成“法拉第籠”式的避雷模式。這種模式的建筑物一來可以有效防止直接雷擊對室內電氣設備的危害，二來可以一定程度上減輕感應雷的影響。根據國內外的經驗，上述模式的建筑物不僅具有很好的防雷擊效果，而且還兼顧了良好的經濟性。

2.2室外設備防雷

變電站變壓器一次側主要雷害是雷電直接擊中一次側附近線路上，在線路中產生的雷電波，雷電波將沿線路侵入變電站進而危及變電站主變安全，如果主變沒有良好的防雷措施，在變壓器中感應出的巨大電壓和雷電的巨大電流就可能引起主變絕緣損壞，更嚴重的可能導致變壓器起火;這種侵入的雷電波也會危及二次側的電氣設備，使二次側的設備承受很大的沖擊過電壓。一次側防雷主要是防止雷電從電源入侵變電站。因此變電站進站線路必須鋪架一定長度的避雷線，保證避雷線可靠接地。對于110kV及以上電壓等級的變電站，其主變的中性點必須可靠接地。變電站變壓器二次側雷害同一次側一樣，雷害都主要來自侵入雷電波。在二次側，電氣設備種類復雜，所能承受的過電壓等級不盡相同，有強電、弱電，有高壓、低壓，也有模擬電路、數字電路。二次側的防雷主要是出線端架設避雷線和重要的電氣設備安裝避雷器，并保證所有設備可靠的防雷接地，由于雷電直接擊中避雷裝置仍可能產生一定等級的浪涌過電壓過電流，大多數設備都應安裝浪涌二次側保護器，在第一時間將浪涌電流引入接地系統。

2.3變壓器防雷

變電站主變是變電站最核心的設備，對變壓器的防雷保護主要是兩個方面。一是直接雷擊的防護，針對直接雷擊通常采用架設避雷器，這是最直接也是效果最好的保護措施，避雷器可以有效地將雷閃引入接地系統，從而避免變壓器遭受直接雷擊;二是侵入雷電波的防護，在進戶口處安裝避雷器或者將變電站的金屬護物埋地等，在裝設避雷器時需要合理確定其避雷器所在的位置，需要使用的數量，采用的形式以及設置的參數等。值得注意的是單個避雷器的保護范圍，要使變壓器處于避雷器的有效保護范圍內才能實現保護效果。避雷器與變壓器的電氣距離越近，變壓器承受雷電侵入波的能力越強。

2.4計算機和通信等自動化設備的防雷技術

變電站內廣泛布設有各種通信線纜，這些線纜多與控制系統相連，當雷擊的能量通過接地系統釋放時會產生極強的電磁場，沒有防雷保護的通信線纜會感應出很高的感應電壓，這些感應電壓會直接危害到控制設備的安全和危及操作人員的生命安全。如果不對控制系統進行保護，當雷擊發生時極有可能出現變電站癱瘓事故和人身事故。而針對感應雷的防護，通常是使用含有金屬網屏蔽層的線纜作為變電站的通信線纜且屏蔽層要可靠接地。為了使防護效果達到最佳，往往會采用金屬管道內鋪設線纜的方式。

2.5防雷設施風險管理

在防雷設備使用過程中，經常會出現因為防雷措施的防護級別不夠，或者因為一些偶然事件造成危險的情況，因此必須根據防雷措施的級別和周邊保護物的危險程度得出風險和管理的相關評價，根據這一評價來判斷該地區受雷擊的可能性和受雷擊的程度，從而制定相應的防雷措施，這樣才可以更有效地實現防雷，并且減少防雷設施沒有達到對應級別而使得防雷過程中出現危險的情況。要想實現防雷設施風險的有效管理，首先要熟悉風險評價方法，從相對應的計算公式中了解不可靠系數，通過充分的可靠性研究之后得出結論。要聯合多種假定條件確定實際情況下的結果數值范圍，因為受影響條件較多，所以結果只能是一定的區間范圍，而無法確定精確數值。與此同時，風險評估需要根據每棟建筑的位置和結構情況具體分析，且建筑物風險評估的可靠性也需要作為重點關注和核實的內容。

2.6屏蔽技術

采用屏蔽的方式防雷也是當前一種行之有效的防雷措施。屏蔽防雷是利用混凝土結構設計實現的。混凝土結構中有一個專門實現雷電防護的構件，而該部分主要是通過外部屏蔽的方式來達成雷電防護的目的。雷電防護構件可以對電子信息系統進行直接防護，但只有建筑中包含屏蔽防護混凝土結構的建筑物才可以應用。要想實現該防護技術的普及，需要在建筑領域對電子信息系統防護措施的完善性加以重視。

結束語

綜上所述，變電站的防雷接地保護綜合性很強，涉及方方面面，本文僅僅涉及了簡單的分析。無論是從我國的地理環境還是變電站本身來說，變電站的防雷技術發展是相當重要的。對基本防雷裝置的認識是分析變電站接地保護的基礎，根據變電站不同的情況進行防雷分析是掌握問題的關鍵。在變電站防雷接地保護中，針對不同地域、不同雷擊問題等，需要綜合變電站及當地的實際情況，靈活地利用防雷裝置設施，合理設計防雷系統，提高變電站運作的平穩性和高效性。

參考文獻：

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