110kV變電站的防雷保護措施探析

徐鵬祥 溫冬冬

【摘要】雷擊是一種常見的自然現象，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，會產生閃絡和爆炸事故，嚴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、可靠性和穩定性。因此，采用先進的防雷擊設備和措施來改善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。

【關鍵詞】110kV變電站；防雷保護；措施

一、雷電對110kV變電站的危害分析

1、感應雷。當雷電擊中防雷系統后，會產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的設備造成非常嚴重的電磁干擾，并給整個電力系統帶來嚴重的損害。根據相關研究顯示，雷電擊中變電站的防雷系統時，雷擊產生的過電流經過避雷接地引線，會在其周圍產生強大的電磁場，并在變電站內的設備上產生過電壓，影響設備的正常運行；雷電電流經過變電站的內接地網進入到大地時，會在接地網上產生沖擊電位，而接地網會產生一定的反擊現象，導致局部放電，這會嚴重影響變電設備的絕緣性能。

2、直擊雷。雷電直接擊中變電站的設備時，會產生強大的電流，進而在設備上形成強大的電壓。當雷電流通過變電設備時，會產生機械效應、熱效應等，而這些效應會對各種變電設備造成嚴重的破壞，嚴重危害著變電站的安全運行。

二、110kV變電站的防雷保護措施

1、設置防雷保護裝置

1.1在電源入口處安裝浪涌保護裝置。雷電波具有峰值高、能量大的特點，應在電源入口處安裝相應的浪涌保護裝置。當電源入口遭到雷擊時，雷電波經過浪涌保護器后，仍然會存留一些能量較高的信號，會對電源系統造成一定的損害。因此，當安裝了浪涌保護裝置后，還應安裝低通濾波器對雷電波進行過濾，然后再安裝壓敏電阻。壓敏電阻具有良好的非線性，能夠將電壓控制在安全范圍內。上述設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。可通過引導設備或雷擊電流攔截裝置將雷電流引入大地，以起到保護變電站系統和變電設備的作用。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和電力設備造成影響。避雷裝置包括避雷器、避雷線和避雷針等，可根據變電站的實際需求選擇相應的防雷裝置，例如，在大型變電站中，可在變電系統架構上安裝避雷線或者避雷針；在規模較小的變電站中，可采用獨立避雷針進行防雷保護；在特殊情況下，避雷線和避雷針可綜合安裝使用。避雷線和避雷針應嚴格按照相關要求進行安裝，以保證接地裝置、電流引流線等的安裝質量。

2、變電站的接地保護

防雷接地保護的工作原理是通過降低雷電流通過接地保護裝置時的對地電位，以防止雷電流對變電站設備造成損害。因此，接地的質量對接地保護的保護作用具有很大影響。變電站的獨立避雷針應安裝單獨的接地保護裝置，變電站建筑物中避雷網的引下線應與建筑物的環狀基礎、通長主筋進行焊接，然后與室外的人工接地體進行連接，與工作接地共同接地，形成相應的等電位效應。此外，為了保證接地防雷裝置的安全性和可靠性，引下線應≥2根，對于土壤電阻較高的地區，應采用多根引下線，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揮作用，防止變電站受到雷擊的損害。

3、變壓器的防雷保護

變壓器是變電站的重要組成部分，其運行質量直接影響著變電站的綜合供電服務水平。因此，110kV變電站應該將變壓器的雷擊防護作為重點。對于110kV變電站變壓器的防雷保護，應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高出變壓器中性點的絕緣水平。此外，在進行變壓器的防雷保護設計時，應該將中性點設計成無間隙或有間隙的與金屬氧化物相結合的綜合防雷裝置，以提高變電站變壓器的整體防雷性能。

4、變電站的進線防雷保護

為了降低閥型避雷器的負擔，保證其能充分發揮作用，應采用進線保護進行配合保護。進線保護能起到兩方面的作用：利用進線段限制經過避雷器的沖擊電流；進入變電站的雷電過電壓波在經過進線段時，會受到進線防護的沖擊電暈作用，使雷電電壓波的幅值和陡度降低，可起到對變電站的保護作用。因此，在靠近變電站進線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

變電站對侵入波的防雷保護是指在進線端安裝閥型避雷保護裝置，將防雷保護裝置安裝在引入端，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裝置有SFZ系列閥型避雷器、FS系列閥型避雷器等，應根據變電站的實際需求選用合適的閥型避雷保護裝置，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措施

1、雷電侵襲變電站二次設備的路徑

由站用變傳入的遠端雷擊經由交流母線進入直流屏，進入二次設備。雷電經由外場設備進入交直流母線，分散到各用電設備；雷電經由GPS接收天線和無線微波，經天饋通道分散到二次設備。雷電可造成電磁感應和地電位反擊。

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，且金屬保護層均應兩端接地。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微機保護系統的通信網絡RS485，RS422，FDK/CAN等通信口上加裝信號防雷器，防止過電壓導致設備集成電路芯片損壞，光纖傳輸的光纜要接地良好。

2.3在電子設備的電源線、信號線I/0端口上安裝相應的電涌保護器（SPD），從而提高設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

雷電預警技術：通過衛星、雷達以及一些其他雷電探測器在雷電發生前預報發生雷擊的可能性。雷電定位系統：根據大范圍實時一遙測雷閃的時間、地點、雷電流幅值、極性與回擊次數，供值班調度人員參考雷電動態圖，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形鋼管避雷針塔。其防雷原理：雷電流接閃器是一條無感性、低阻抗的金屬內導體引下線，把接閃后的雷電電流輸送到大地，并使被保護的天線鐵塔或建筑物不發生側擊和帶電。避雷器在線監測儀的主要作用是遠程監測避雷器的狀態，與氧化鋅避雷器配套使用，串聯在避雷器接地回路中，在控制室直接通過自動監測報警儀觀察避雷器泄漏電流大小并超標報警。

結束語

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

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