徐鵬祥 溫冬冬

【摘要】雷擊是一種常見的自然現(xiàn)象，是影響變電站可靠、安全、高效運行的原因之一。我國的110kV變電站在遭到雷擊時，會產(chǎn)生閃絡(luò)和爆炸事故，嚴(yán)重危害了高電壓等級變電站的安全運行，同時也影響了供電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此，采用先進(jìn)的防雷擊設(shè)備和措施來改善110kV變電站的防雷性能是十分重要的，本文就針對這一問題展開探討。

【關(guān)鍵詞】110kV變電站；防雷保護(hù)；措施

一、雷電對110kV變電站的危害分析

1、感應(yīng)雷。當(dāng)雷電擊中防雷系統(tǒng)后，會產(chǎn)生電磁脈沖和雷電放電，雷電電壓會通過電纜或金屬管道對變電控制室內(nèi)的設(shè)備造成非常嚴(yán)重的電磁干擾，并給整個電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的損害。根據(jù)相關(guān)研究顯示，雷電擊中變電站的防雷系統(tǒng)時，雷擊產(chǎn)生的過電流經(jīng)過避雷接地引線，會在其周圍產(chǎn)生強大的電磁場，并在變電站內(nèi)的設(shè)備上產(chǎn)生過電壓，影響設(shè)備的正常運行；雷電電流經(jīng)過變電站的內(nèi)接地網(wǎng)進(jìn)入到大地時，會在接地網(wǎng)上產(chǎn)生沖擊電位，而接地網(wǎng)會產(chǎn)生一定的反擊現(xiàn)象，導(dǎo)致局部放電，這會嚴(yán)重影響變電設(shè)備的絕緣性能。

2、直擊雷。雷電直接擊中變電站的設(shè)備時，會產(chǎn)生強大的電流，進(jìn)而在設(shè)備上形成強大的電壓。當(dāng)雷電流通過變電設(shè)備時，會產(chǎn)生機械效應(yīng)、熱效應(yīng)等，而這些效應(yīng)會對各種變電設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，嚴(yán)重危害著變電站的安全運行。

二、110kV變電站的防雷保護(hù)措施

1、設(shè)置防雷保護(hù)裝置

1.1在電源入口處安裝浪涌保護(hù)裝置。雷電波具有峰值高、能量大的特點，應(yīng)在電源入口處安裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)裝置。當(dāng)電源入口遭到雷擊時，雷電波經(jīng)過浪涌保護(hù)器后，仍然會存留一些能量較高的信號，會對電源系統(tǒng)造成一定的損害。因此，當(dāng)安裝了浪涌保護(hù)裝置后，還應(yīng)安裝低通濾波器對雷電波進(jìn)行過濾，然后再安裝壓敏電阻。壓敏電阻具有良好的非線性，能夠?qū)㈦妷嚎刂圃诎踩秶鷥?nèi)。上述設(shè)備可有效地吸收雷電波的能量，避免雷電波對電源造成損害。

1.2安裝避雷裝置并定期維護(hù)。可通過引導(dǎo)設(shè)備或雷擊電流攔截裝置將雷電流引入大地，以起到保護(hù)變電站系統(tǒng)和變電設(shè)備的作用。110kV變電站中安裝避雷裝置是在放電未影響變電站設(shè)備或帶電云層未放電時，及時地通過接地裝置將雷擊電流引到地面，防止雷擊電流對變電站系統(tǒng)和電力設(shè)備造成影響。避雷裝置包括避雷器、避雷線和避雷針等，可根據(jù)變電站的實際需求選擇相應(yīng)的防雷裝置，例如，在大型變電站中，可在變電系統(tǒng)架構(gòu)上安裝避雷線或者避雷針；在規(guī)模較小的變電站中，可采用獨立避雷針進(jìn)行防雷保護(hù)；在特殊情況下，避雷線和避雷針可綜合安裝使用。避雷線和避雷針應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行安裝，以保證接地裝置、電流引流線等的安裝質(zhì)量。

2、變電站的接地保護(hù)

防雷接地保護(hù)的工作原理是通過降低雷電流通過接地保護(hù)裝置時的對地電位，以防止雷電流對變電站設(shè)備造成損害。因此，接地的質(zhì)量對接地保護(hù)的保護(hù)作用具有很大影響。變電站的獨立避雷針應(yīng)安裝單獨的接地保護(hù)裝置，變電站建筑物中避雷網(wǎng)的引下線應(yīng)與建筑物的環(huán)狀基礎(chǔ)、通長主筋進(jìn)行焊接，然后與室外的人工接地體進(jìn)行連接，與工作接地共同接地，形成相應(yīng)的等電位效應(yīng)。此外，為了保證接地防雷裝置的安全性和可靠性，引下線應(yīng)≥2根，對于土壤電阻較高的地區(qū)，應(yīng)采用多根引下線，以此降低雷擊的接地電阻。在安裝引下線時，應(yīng)保證電氣接觸良好，機械連接牢固，保證引下線能夠充分地發(fā)揮作用，防止變電站受到雷擊的損害。

3、變壓器的防雷保護(hù)

變壓器是變電站的重要組成部分，其運行質(zhì)量直接影響著變電站的綜合供電服務(wù)水平。因此，110kV變電站應(yīng)該將變壓器的雷擊防護(hù)作為重點。對于110kV變電站變壓器的防雷保護(hù)，應(yīng)在變壓器的中性點上安裝避雷器，并在變壓器上安裝分級絕緣綜合防雷裝置，相線首端的絕緣性應(yīng)高出變壓器中性點的絕緣水平。此外，在進(jìn)行變壓器的防雷保護(hù)設(shè)計時，應(yīng)該將中性點設(shè)計成無間隙或有間隙的與金屬氧化物相結(jié)合的綜合防雷裝置，以提高變電站變壓器的整體防雷性能。

4、變電站的進(jìn)線防雷保護(hù)

為了降低閥型避雷器的負(fù)擔(dān)，保證其能充分發(fā)揮作用，應(yīng)采用進(jìn)線保護(hù)進(jìn)行配合保護(hù)。進(jìn)線保護(hù)能起到兩方面的作用：利用進(jìn)線段限制經(jīng)過避雷器的沖擊電流；進(jìn)入變電站的雷電過電壓波在經(jīng)過進(jìn)線段時，會受到進(jìn)線防護(hù)的沖擊電暈作用，使雷電電壓波的幅值和陡度降低，可起到對變電站的保護(hù)作用。因此，在靠近變電站進(jìn)線0.5～1.5km處安裝避雷線，可有效降低雷電對變電站的損害。

5、變電站對侵入波的防雷保護(hù)

變電站對侵入波的防雷保護(hù)是指在進(jìn)線端安裝閥型避雷保護(hù)裝置，將防雷保護(hù)裝置安裝在引入端，下端接地、上端接在線路中（通常為變電站母線）。閥型避雷保護(hù)裝置的基本元件包括非線性電阻、火花間隙等。目前，普遍采用的閥型避雷保護(hù)裝置有SFZ系列閥型避雷器、FS系列閥型避雷器等，應(yīng)根據(jù)變電站的實際需求選用合適的閥型避雷保護(hù)裝置，這樣能有效地增強變電站抵御侵入波的能力。

三、變電站的二次防雷保護(hù)措施

1、雷電侵襲變電站二次設(shè)備的路徑

由站用變傳入的遠(yuǎn)端雷擊經(jīng)由交流母線進(jìn)入直流屏，進(jìn)入二次設(shè)備。雷電經(jīng)由外場設(shè)備進(jìn)入交直流母線，分散到各用電設(shè)備；雷電經(jīng)由GPS接收天線和無線微波，經(jīng)天饋通道分散到二次設(shè)備。雷電可造成電磁感應(yīng)和地電位反擊。

2、變電站二次防雷采取的主要措施

2.1將與電子設(shè)備屏柜和裝置相連的控制信號電纜、電流、電壓回路電纜均采用屏蔽電纜，且金屬保護(hù)層均應(yīng)兩端接地。各高壓柜以及端子箱接地良好，與主控室通過令用接地銅纜相連。

2.2微機保護(hù)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)RS485，RS422，F(xiàn)DK/CAN等通信口上加裝信號防雷器，防止過電壓導(dǎo)致設(shè)備集成電路芯片損壞，光纖傳輸?shù)墓饫|要接地良好。

2.3在電子設(shè)備的電源線、信號線I/0端口上安裝相應(yīng)的電涌保護(hù)器（SPD），從而提高設(shè)備端口的抗雷電過電壓沖擊的能力。

3、避雷器

避雷器在110kV變電站的防雷保護(hù)中起著重要的作用，要求檢修人員做好避雷器的日常檢查與維護(hù)土作。檢查避雷器套管表面污穢情況并及時一清掃；檢查避雷器引下線有無燒傷斷股現(xiàn)象及時一處理；檢查避雷器的瓷套管有無裂紋，破損和放電痕跡，必要時一停電處理；雷電后注意檢查雷電記錄器動作情況。

4、防雷新技術(shù)

雷電預(yù)警技術(shù)：通過衛(wèi)星、雷達(dá)以及一些其他雷電探測器在雷電發(fā)生前預(yù)報發(fā)生雷擊的可能性。雷電定位系統(tǒng)：根據(jù)大范圍實時一遙測雷閃的時間、地點、雷電流幅值、極性與回?fù)舸螖?shù)，供值班調(diào)度人員參考雷電動態(tài)圖，及時一掌握雷電活動軌跡。新型避雷針的使用。110kV變電站己逐步更換為環(huán)形鋼管避雷針?biāo)?。其防雷原理：雷電流接閃器是一條無感性、低阻抗的金屬內(nèi)導(dǎo)體引下線，把接閃后的雷電電流輸送到大地，并使被保護(hù)的天線鐵塔或建筑物不發(fā)生側(cè)擊和帶電。避雷器在線監(jiān)測儀的主要作用是遠(yuǎn)程監(jiān)測避雷器的狀態(tài)，與氧化鋅避雷器配套使用，串聯(lián)在避雷器接地回路中，在控制室直接通過自動監(jiān)測報警儀觀察避雷器泄漏電流大小并超標(biāo)報警。

結(jié)束語

雷電對變電站造成的損害是無法估量的，對社會和電網(wǎng)建設(shè)都有很大的影響。因此，110kV變電站的防雷保護(hù)對整個電力系統(tǒng)的安全運行具有非常重要的意義。

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