變電站的防雷措施研究

雷承貴

摘要：變電站作為電力系統的重要組成部分，由于變電站的特殊屬性，容易引發雷擊變電站事故，對于變電站的防雷措施要求十分嚴格。本文闡述了雷擊變電站的種類及危害，通過對雷擊變電站事故的原因進行分析研究，探討了變電站的防雷措施及其重要的現實指導意義。

關鍵詞：變電站;防雷;措施

1 前言

隨著我國經濟的迅猛發展，電網建設迎來了發展的黃金時期，修建變電站更是電網建設的重中之重。變電站作為電力系統中對電壓和電流進行變換，接受電能以及分配電能的場所，通過變電站中的變壓器將不同等級電壓的電網連接起來。變電站還有開關設備、匯流母線、計量裝置、互感器、指示儀表、繼電保護裝置、調度通信裝置和防雷保護裝置等，這些一、二次設備對變電站起著監視和保護作用。雷電具有電流大、電壓高、沖擊性強等特點，破壞性十足，雷擊時在空間產生更強的暫態電磁場，成為變電站主要電磁干擾源，一旦變電站發生雷擊事故，很容易導致電網設備損壞和線路發生跳閘事故，因此研究變電站綜合防雷措施具有十分重大的實際指導意義。

2 雷電的主要危害

2.1雷電放電時產生高溫損壞設備

帶電雷云對地面物體發生放電時，雷電流可達幾十千安，甚至幾百千安。如此大的電流即使持續的時間非常短，也能在通道上產生大量的熱，其溫度最高可達幾萬度。顯然，這樣強烈的弧光若與易燃、易爆物質相接觸，必然會引起燃燒、爆炸或造成火災。如果廠房的屋頂是可燃的，雷擊時就可能引起火災。

2.2雷電放電時產生強烈的機械效應造成廠房或設備損壞

當雷電流通過木材內部的纖維縫隙或磚結構的縫隙時，由于產生很高的溫度，會使附近空氣激烈膨脹，水分及其他物質迅速分解為氣體而呈現極大的機械力;再加上靜電排斥力的作用，將對地面結構造成嚴重的劈裂，甚至使木柱變為碎屑。當雷擊在沒有避雷針的磚制煙囪上時，破壞力尤為嚴重。據統計，有許多鋼筋混凝土結構的煙囪在遭受雷擊時曾被打壞過。

2.3雷電放電時靜電感應和電磁感應的作用對廠房和設備造成破壞

由于靜電感應產生的電壓可以擊穿數十厘米的空氣間隙，這對于裝有易燃、易爆物質的倉庫來說，無疑是很危險的。此外，由于靜電感應的作用，建筑物的金屬物體之間也可能產生火花放電。

2.4雷電放電時會造成人員傷亡

當雷擊大樹時，人在樹下避雨有可能遭到雷擊。當雷擊避雷器時，由于雷電流向四周發散，若有人在附近地面走動，也可能由于跨步電壓的作用而造成傷亡。

3 變電站雷擊的成因分析

在變電站正常運行的過程中，一些電氣設備的絕緣經常會處于電網額定電壓之下。但是，在由于各方面因素的影響和制約，尤其是雷電因素，使得在供電系統以及配電系統的電壓遠遠超過了正常的數值，從而對變電站的穩定運行造成了很大的影響。一般情況下，變電站出現雷擊的原因主要可以體現在兩個方面。一方面，在配電站運行過程中，雷電會直接擊在設備上，致使變電站的運行受到了一定的影響。另一方面，架空線路的雷電感應通過電壓或者直擊雷過電壓形成其強大的雷電波，侵入到變電站當中，從而使得變電站內無法正常的運行。對于感應過電壓以及直擊雷過電壓，其具體分析如下：第一，感應過電壓分析。通常情況下，在一些雷雨天氣，經常會產生雷電現象。當遇到這種情況時，雷電云就會在架空導線上方，由于受到靜電感應，雷云就會在導線上方集聚越來越多的異性束縛電荷，當雷云在向大地放電的過程中，架空的導線上的異性束縛電荷就會被釋放，然后形成的電荷流就會想架空導線的兩端聚集，并產生非常高的過電壓，致使變電站的運行受到了一定的影響。第二，直接雷過電壓分析。在變電站運行過程中，雷云會直接擊中電力設備，并且形成一個比較強大的雷電流。這種情況的出現，就會使得雷電流在電力設備上產生較高的電壓，一旦雷電流通過物體，那么就會使得變電站的運行受到很大的影響。當出現這些問題時，如果相關人員沒有及時的采取措施，久而久之，就會使變電站的電力設備絕緣損壞，從而引發一系列的安全事故，不利于電力企業的良好發展和進步。

4 變電站的防雷保護措施

4.1裝設避雷針保護整個變電站建筑物以免直接雷擊

避雷針可以防護直擊雷。避雷針可以單獨立桿，也可以利用戶外配電裝置的構架或投光燈的桿塔;但變壓器的門型構架不能用來裝設避雷針，以防止雷擊產生的過電壓對變壓器發生閃絡放電。

4.2裝設架空避雷線及其他避雷裝置作為變電站進出線段的防雷保護

這主要是用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所損壞了主變電所的這一關鍵設備。為此，要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。

35KV電力線路，一般不采用全線裝設架空避雷線的方法來防直擊雷，但為防止變電所附近線路上受到雷擊時雷電沿線路侵入變電所破壞設備，需在變電所進出線l-2km段內裝設架空避雷線作為保護，使該段線路免遭直接雷擊。

為使上項保護段以外的線路受雷擊時侵入變電所內的過電壓有所限制，一般可在架空避雷線的兩端裝設管型避雷器，其接地電阻≤10歐。

對于電壓35KV、容量3200KVA以下的一般負荷變電所，可采用簡化的進出線段保護接線方式。

4.3裝設閥型避雷器對沿線路侵入變電站的雷電波進行防護

變電所的進出線段雖已采取防雷措施，且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減，但沿線路傳人變電所內的部分，其過電壓對內設備仍有一定危害。特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。故在變壓器母線上，還應裝設一組閥型避雷器進行保護。

6-10KV變電所中，閥型避雷器與被保護的變壓器間的電氣距離，一般不應大于5m。為使任何運行條件下，變電所內的變壓器都能夠得到保護，當采用分段母線時，其每段母線上都應裝設閥型避雷器。

4.4低壓側裝設避雷器

主要用在多雷區，以防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器的低壓側中性點不接地時，其中性點可裝設閥型避雷器或金屬氧化物避雷器，保護間隙。

5 結語

綜上所述，變電站作為電力系統中非常重要的組成部分，其非常容易遭受雷電的襲擊，進而引發安全事故，這不僅會對變電站的正常工作造成影響，而且也會對人們的生命財產安全造成威脅。因此，必須有效應用變電站內的防雷保護措施，確保變電站運行的穩定性與安全性，使整個電力系統能夠穩定運行。

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