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變電站雷電防護(hù)與雷擊事故分析

2015-04-20 21:42李俊東
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年11期
關(guān)鍵詞:雷電防護(hù)變電站

李俊東

摘 要:雷擊事故對(duì)于變電站的影響是非常大的,雷擊屬于常見的自然災(zāi)害,雷電形式是多種多樣的,包括球狀、片狀與線狀三種類型,雷擊電流幅值得持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng),僅僅只有十幾最多一百毫秒,雖然時(shí)間不長(zhǎng),往往會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞。線狀雷電是致使變電站產(chǎn)生雷擊事故的主要因素,文章主要分析雷擊對(duì)于變電站運(yùn)行的不良影響,并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞:變電站;雷電防護(hù);雷擊事故

大氣中發(fā)生云塊后,云塊中流動(dòng)霧狀水顆粒會(huì)產(chǎn)生靜電,形成帶電云層,云層與云層之間由于摩擦問題會(huì)出現(xiàn)靜電,如果其中距離和電位差超過相應(yīng)數(shù)值,就會(huì)出現(xiàn)放電問題,這就是我們經(jīng)常談及的雷電,雷電形式是多種多樣的,包括球狀、片狀與線狀三種類型,雷電電流幅值是非常大的,其電流幅值往往會(huì)達(dá)到幾十到幾百Ka,但是電流幅值得持續(xù)時(shí)間并不長(zhǎng),僅僅只有十幾最多一百毫秒,雖然時(shí)間不長(zhǎng),往往會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,線狀雷電是致使變電站產(chǎn)生雷擊事故的主要因素,在各種因素的影響下,我國變電站防護(hù)措施并不健全,如果發(fā)生雷擊,往往會(huì)產(chǎn)生無法估量的后果。

1 雷擊效應(yīng)與危害分析

在出現(xiàn)雷擊后,雷電電流會(huì)在短時(shí)間進(jìn)入大地之中,而變電站中的輸電線路、導(dǎo)體、變配電設(shè)備、金屬管線是難以在短時(shí)間疏散電流的,積累的電荷量往往會(huì)高達(dá)數(shù)百千伏。在第一次放電之后,雷電還會(huì)出現(xiàn)多次放電,沿第一次放電通道進(jìn)入變電站,之所以會(huì)產(chǎn)生該種問題,就是由于大氣云塊的放電方式屬于階躍式放電法,先驅(qū)放電早于主放電,因此,雷擊電流幅值會(huì)產(chǎn)生出高陡度增大的變現(xiàn),并產(chǎn)生閃電雷電流脈沖,這會(huì)對(duì)附近的金屬導(dǎo)體帶來致命性影響。

在雷電電流的持續(xù)性破壞下,導(dǎo)體熱穩(wěn)定性會(huì)受到極大的影響,同時(shí)也會(huì)影響導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度,電磁感應(yīng)過電壓以及靜電感應(yīng)過電壓會(huì)致使輸電設(shè)備出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)的問題,嚴(yán)重影響著電氣設(shè)備的正常功能,這是致使變電站運(yùn)行產(chǎn)生二次事故的主要誘因。除此之外,瞬變脈沖電磁場(chǎng)也會(huì)嚴(yán)重影響變電站的通訊系統(tǒng)和電子系統(tǒng),引起電力調(diào)度通信中斷問題與微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)問題。

2 變電站雷電防護(hù)措施分析

2.1 設(shè)置架空地線

設(shè)置架空地線是避免變電站受到雷擊的主要應(yīng)對(duì)效果,相關(guān)法規(guī)規(guī)定,對(duì)于超過35kV的架空輸電線,必須要設(shè)置好架空地線,避免出現(xiàn)雷擊問題。

2.2 設(shè)置好避雷器

在變電站中安裝避雷器能夠吸收雷擊后出現(xiàn)的電磁感應(yīng)過電壓以及靜電感應(yīng)過電壓,可以有效降低雷擊二次事故發(fā)生率。

2.3 安裝避雷針

避雷針也是降低雷擊事故發(fā)生率的重點(diǎn)手段,在變電站中設(shè)置避雷針能夠避免直接雷擊對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在安裝避雷針之前,需要詳細(xì)調(diào)查變電站的地形地貌、占地面積、周圍建筑物分布情況以及建筑物的高度。在收集到這些資料之后,即可以此為基礎(chǔ)來計(jì)算避雷針安裝位置和安裝數(shù)量。一般情況下,對(duì)于戶外變電站,多將避雷針設(shè)置在鐵塔上,長(zhǎng)度以1~2m為宜,直徑必須要大于20mm。

避雷針的原理很早以前就得到證明,而且通過了長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐考驗(yàn)。當(dāng)避雷針上空大氣中出現(xiàn)帶電云塊時(shí),大氣中出現(xiàn)的帶電云塊感應(yīng)的電荷自大地向避雷針積累,避雷針可以形成尖端放電。

目前,市場(chǎng)中避雷針的規(guī)格是很多的,截止到目前為止,尚未有直接證據(jù)證明新型避雷針防雷效果優(yōu)于常規(guī)模式的避雷針,因此,在防雷設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該再三注意,使用常規(guī)避雷針即可滿足避雷需求。

3 變電站雷電防護(hù)接地措施分析

設(shè)置雷電防護(hù)接地措施能夠有效避免雷擊事故的發(fā)生,該種措施即應(yīng)用技術(shù)手段將雷擊后產(chǎn)生的電流直接引入到大地中,判斷合格接地的原則是非常嚴(yán)格的,只有在出現(xiàn)直接雷擊,能夠避免由于電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)過電壓引起的危害,才能夠投入使用。國際上對(duì)于接地電阻設(shè)計(jì)值也有著明確的規(guī)定,其電阻值是不能夠超過10Ω的,接地電阻值與雷擊事故的阻止率是正比關(guān)系,電阻值越小,那么危害也就越小。

舉例來說,在雷電電流幅值與接地電阻分別在60Ω與30Ω的條件下,對(duì)地電壓為1800kV,在接地電阻值為10Ω的條件下,對(duì)低電壓為600kV,前者跨步電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。為了避免雷擊事故對(duì)變電站產(chǎn)生毀滅性影響,必須要制定出科學(xué)合理的接地措施,避免由于不設(shè)計(jì)問題影響防護(hù)效果。

數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示,為了降低雷電事故發(fā)生率,可以采用等電位連接與聯(lián)合接地的防護(hù)方式,前者即將變電站中金屬導(dǎo)電物體相連,直接將其引入到接地體,后者即對(duì)于變電站使用同一的接地體,具體的接地電阻根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況下,變電站接地電阻以4Ω為宜,達(dá)到這一要求才能夠有效降低雷擊事故。

就現(xiàn)階段來看,我國的變電站形式多采用同一個(gè)接地體,不再采用單獨(dú)接地方式,看起來這種方式并不合理,實(shí)際上并非如此。舉例來說,如果雷電電流幅值是50千安,在應(yīng)用聯(lián)合接地模式之后,接地電阻達(dá)到了4Ω,對(duì)地電壓是200kV,在遇到該種問題時(shí),可以采用等電位聯(lián)結(jié)法,在采用該種方式之后,變電站中非帶電金屬導(dǎo)電物體對(duì)地電位會(huì)升高到200kV,此時(shí),電源中性點(diǎn)會(huì)處在一個(gè)接地體之中,對(duì)地電位也會(huì)高達(dá)200kV,其電位差也是一樣的,并不會(huì)由于這種設(shè)計(jì)方式出現(xiàn)新電位差,這樣就不會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)過電壓與靜電感應(yīng)過電壓。

綜合以上分析得出,應(yīng)用一個(gè)接地體,也能夠平衡電壓,避免出現(xiàn)新電位差,這即可有效避免電磁感應(yīng)過電壓與靜電感應(yīng)過電壓,降低雷擊事故發(fā)生率。

4 結(jié)束語

總而言之,雷擊事故對(duì)于變電站的影響是非常大的,雷擊屬于常見的自然災(zāi)害,雖然無法避免雷擊的產(chǎn)生,但是可以采用相應(yīng)的對(duì)策減小雷擊事故對(duì)于變電站的不良影響,這可以采用安裝避雷針、避雷器以及架空電線的方式。此外,在日常管理工作中,還要做好維護(hù),遵循“早發(fā)現(xiàn)、早處理”的原則,減少事故發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)

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