淺析35kV變電站主設(shè)備的防雷保護(hù)

秦建峰

（禹州市電力工業(yè)公司，許昌 禹州 461670）

變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定具有重要意義。變電站一旦發(fā)生雷擊故障會(huì)釀成大面積停電，將給社會(huì)帶來嚴(yán)重負(fù)面影響，影響電力企業(yè)在公眾中的形象。其次，變電設(shè)備的內(nèi)絕緣水平相對(duì)于線路絕緣往往比較低，而且一旦因雷電過電壓而發(fā)生擊穿，往往不具備自恢復(fù)功能，后果十分嚴(yán)重?？傊?，變電站設(shè)備的防雷十分重要而且要求更加嚴(yán)格、措施更加嚴(yán)密、可靠。

1 變電站遭受雷擊的主要原因

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊過電壓的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會(huì)大大超過正常狀況下的數(shù)值，通常情況下變電站雷擊有幾種情況：一是雷直擊于變電站的設(shè)備上；二是架空線路的雷電咸應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站；三是通訊線路遭雷擊侵入變電站電腦系統(tǒng)。其具體表現(xiàn)形式如下：

（1）直雷擊過電壓。雷擊直接擊中電力裝置時(shí)，形成強(qiáng)大的雷電流和較高電壓，將產(chǎn)生有破壞的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，將設(shè)備損壞。（2）感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷擊在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異線束縛電，在雷云對(duì)大地放電時(shí)，產(chǎn)生很高的過電壓，此過電壓會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。

因此，架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊過電壓形成的雷電波沿線路（通訊線）侵入變電站，是導(dǎo)致變電站雷害的主要原因，若不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電站設(shè)備絕緣損壞，并引發(fā)事故。

2 變電站防雷的原則

針對(duì)變電站的特點(diǎn)，其總的防雷原則有三個(gè)方面：

（1）將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散（外部保護(hù)）。（2）阻塞沿電源線或通訊線引入的過電壓波（內(nèi)部保護(hù)及過電壓保護(hù)）。（3）限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓幅值（過電壓保護(hù)）。

具體分析為：

（1）外部防雷和內(nèi)部防雷。避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)設(shè)備、建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故，而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其他形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的。（2）防雷等電位連接。為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實(shí)行等電位連接，電源線，信號(hào)線，金屬管道等都要通過過電壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接，并最后與主等電位體相連。

3 變電站防雷的具體措施

3.1 變電站進(jìn)線段的防雷保護(hù)

變電站的進(jìn)線不外乎兩種情況：一是架空進(jìn)線，二是電力電纜進(jìn)線。

架空進(jìn)線段的保護(hù)，就是指在靠近變電站1～2Km的一段線路上采取加強(qiáng)防雷保護(hù)措施。變電站進(jìn)線段保護(hù)的作用，就在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和侵入波陡度。對(duì)于全線無(wú)避雷線的線路，在靠近變電站1～2Km的一段進(jìn)線上必須架設(shè)避雷線，保護(hù)角為20°左右。對(duì)于全線有避雷線的線路，我們把變電站附近2Km長(zhǎng)的一段線路列為進(jìn)線保護(hù)段，在這2Km的進(jìn)線段內(nèi)，避雷線的保護(hù)角應(yīng)適當(dāng)減小。由于采取了進(jìn)線段保護(hù)措施，在進(jìn)線段內(nèi)落雷的機(jī)會(huì)非常少。而進(jìn)線段以外的落雷，在侵入變電站的過程中其幅值和陡度都將受到限制。

電力電纜進(jìn)線的保護(hù)，就是指在電力電纜進(jìn)線側(cè)和電力電纜出線側(cè)加裝相應(yīng)電壓等級(jí)的避雷器，一方面保護(hù)操作過電壓，另一發(fā)面保護(hù)因雷電造成的過電壓。

3.2 變電站母線段的防雷保護(hù)

變電站母線是匯集和分配電能的通路設(shè)備，他的主要作用是匯集、分配和傳送電能。由于母線在運(yùn)行中，有巨大的電能通過，短路時(shí)，承受著很大的發(fā)熱和電動(dòng)力效應(yīng)，因此，必須合理加裝與之匹配的避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)，以滿足安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。變電站的每組母線上，都應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)電壓等級(jí)的閥式避雷器或金屬氧化物避雷器。所有避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)相連，同時(shí)應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。并且，所有的被保護(hù)設(shè)備均應(yīng)在避雷器的保護(hù)范圍內(nèi)，與避雷器之間的距離應(yīng)滿足最大距離的要求。母線避雷器安裝如圖1所示。

圖1

3.3 三繞組變壓器的防雷保護(hù)

當(dāng)三繞組變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)有雷電過電壓來襲時(shí)，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，其低壓側(cè)繞組上也會(huì)出現(xiàn)一定的過電壓，最不利的情況是低壓繞組開路狀態(tài)這時(shí)靜電分量可能很大而危及絕緣，考慮到這一分量使低壓繞組三相導(dǎo)線電位同時(shí)升高所以，只要在任一低壓繞組加裝一只該電壓等級(jí)避雷器即可。中壓繞組也有開路可能，但其絕緣水平較高，一般不需要加裝避雷器來保護(hù)。

3.4 變壓器中性點(diǎn)保護(hù)

變壓器中性點(diǎn)絕緣一般有兩種情況，一是全絕緣、二是分級(jí)絕緣。當(dāng)中性點(diǎn)為全絕緣時(shí)，一般不需要采取專門保護(hù)，但在變電站只有一臺(tái)變壓器且只有一路進(jìn)線情況下仍需在中性點(diǎn)加裝一組與繞組首段同樣電壓等級(jí)的避雷器，這是因?yàn)樵谌嗤瑫r(shí)進(jìn)波的情況下，中性點(diǎn)最大電壓可達(dá)繞組首端電壓的兩倍。

當(dāng)中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣時(shí)，則必須選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。 變壓器中性點(diǎn)避雷器接線如圖2所示。

圖2

結(jié)語(yǔ)

總之，變電站的防雷保護(hù)，在電力生產(chǎn)和設(shè)備安全方面有著舉足輕重的作用，只有合理選擇設(shè)備與之匹配的技術(shù)參數(shù)，才能使電力設(shè)備的安全運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)，電力企業(yè)的安全發(fā)展才能創(chuàng)造一個(gè)良好的長(zhǎng)周期的安全局面。

[1]郭景，白偉光.35kV變電站進(jìn)線段防雷保護(hù)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)村電氣化，2012.