变电所的防雷措施及方法

变电所的防雷措施及方法

梁俊

（丹东港集团118000）

摘要：变电所是将高压电流转变为居民可用电流的场所，是直接服务于广大人们群众用电的电力输送关键场所。在变电所的供电系统中，很有可能出现雷电击中电气设备，造成电气设备局部电压大于额定电压，烧坏绝缘，造成电气设备损坏，引发严重事故的现象。因此，变电所的防雷预防处理措施的可靠性非常重要，只有变电所切实可靠的处理好防雷措施，才能保障电力系统和电力输送的安全可靠性。本文主要分析了变电所的防雷措施及方法策略。

关键字：变电所；防雷；原因；方法

变电所是电力系统的重要组成部分，是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是联系发电厂与电力用户的纽带，担负着电压变换和电能分配的重要任务。如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。变电所遭受雷击的主要原因有直击雷过电压和感应过电压，笔者从雷电形成和雷击产生的原因分析入手，认为应当装设避雷、进线防护、防护侵入波、变压器的防护、做好防雷接地处理工作等，多创并举，以期促进变电所防雷工作的长足发展尽上绵薄之力。

1雷电的形成

雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中的雷云底部大多数带负电，它在地面上感应出大量的正电荷，这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时就会发生雷云之间或雷云对地的放电，形成雷电。按其发展力向可分为下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发起，并向雷云力向发起的。

2变电所遭受雷击的主要原因

供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电所雷击有两种情况：一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。其具体表现形式如下：

2.1直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

2.2感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

因此，架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。

3变电所防雷的具体措施

变电所遭受的雷击是下行雷，主要雷直击在变电所的电气设备上，或架空线路的感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，避免直击雷和雷电波对变电所进线及变压器产生破坏就成为变电所雷电防护的关键。

3.1变电所装设避雷针对直击雷进行防护

架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35kV变电所，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于五米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电所，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于十五米。因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。

3.2变电所的进线防护

要限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陂度就必须对变电所进线实施保护。当线路上出现过电压时，将有行波导线向变电所运动，起幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高很多。因此，在接近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如不架设避雷线，当遭受雷击时，势必会对线路造成破坏。

3.3变电站对侵入波的防护

变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要有用来保护中等及大容量变电所的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。

3.4变压器的防护

变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时，要尽量接近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器，用来保护变压器和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置。

3.5变电所的防雷接地

变电所防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。小变电所用独立避雷针，大变电大多在独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径不得小于五米。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离必须大于三米，变电所电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网，水平接地极采用扁钢50mm×5mm，垂直接地极采用角钢50mm×5mm，垂直接地极间距5m～6m，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。大变电所安装在架构上的避雷针，与主接地网应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器的接地线主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，同时变压器门形架构上不得装避雷针。

3.6变电所防雷感应

随着电力技术的发展，变电所均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电所控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接。

参考文献：

[1]关于500kV变电所电气设计的几点探讨[J].陈哲平.科技与创新.2016（17）

[2]66kV变电所施工技术探讨[J].程景峰.中国新技术新产品.2014（22）

[3]常规变电所改造的目的和方案[J].陈述玉，张子华.民营科技.2012（04）

[4]煤矿变电所防雷措施探讨[J].曹文体，姬敬华.科技创新与应用.2012（23）