35kV變電站感應(yīng)雷擊事故的分析與整改措施

李 源

（國(guó)網(wǎng)四川鄰水縣供電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638500）

35kV變電站感應(yīng)雷擊事故的分析與整改措施

李 源

（國(guó)網(wǎng)四川鄰水縣供電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638500）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，電力行業(yè)得到了顯著發(fā)展，變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接收以及分配電能、控制電流方向的電力設(shè)施，在電壓控制過程中起到了重要作用。而變電站的防雷接地則是確保變電站能夠安全運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)防雷接地不到位情況，將造成系統(tǒng)故障，為此，在變電站中，做好防雷接地顯得至關(guān)重要。本文主要對(duì)35kV變電站感應(yīng)雷擊事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并提出了一些整改意見，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供一些借鑒。

35kV ；變電站感應(yīng)雷擊；事故原因；整改方法

雷擊是一種非常常見的自然現(xiàn)象，但是長(zhǎng)期以來，雷擊逐漸成為威脅人們生命安全的主要因素。為了能夠減少雷擊對(duì)人類的損害，不斷提高變電站的安全性與穩(wěn)定性就需要對(duì)各類保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，還要不斷提高檢修水平。隨著人們對(duì)防雷接地重視度的提升，對(duì)設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)與運(yùn)行提出了更高的要求，致使雷擊事故逐漸減少，但是，隨著各種自動(dòng)化保護(hù)裝置的使用以及通訊設(shè)備的增加，變電站的防雷接地面臨著更大的挑戰(zhàn)。下面，本文將對(duì)雷擊形成的原因做具體介紹，并提出一些具體技術(shù)措施，由此推動(dòng)電力行業(yè)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

一、35kV變電站事故前防雷接地介紹

本文介紹的35kV變電站建設(shè)在半山坡上，鑒于其所處位置較高，地勢(shì)較為空曠，設(shè)置兩個(gè)35kV的主變壓器，都是40000kVA型號(hào)的，而變壓器則安裝在了室內(nèi)，幾乎沒有暴露在外部的電壓設(shè)備。進(jìn)線使用的是35kV的高壓電纜架空線路，并直接將35kV的開關(guān)柜引進(jìn)到室內(nèi)。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，變電站是三類防雷建筑物，要做好相應(yīng)的直擊雷保護(hù)，但是鑒于變配電設(shè)施全部都布置在室內(nèi)，為此，沒有在變電站中安裝避雷針，從屋頂開始引雷，使用鍍鋅鋼將其引入到室外，使其能夠外接地級(jí)。防雷接地通常來說都是與地級(jí)分開設(shè)置的。并且站內(nèi)低壓供配電系統(tǒng)全部采用的是工作地級(jí)保護(hù)，使用接地合一的TN—C接地形式。

二、雷電入侵現(xiàn)象

變電站通進(jìn)入雷電入侵的高峰期常都在夏季，本文研究的變電站總共遭遇了兩次雷擊，一次是在雷雨天，在閃電與雷鳴的雙重作用下產(chǎn)生雷擊，在雷擊發(fā)生時(shí)，此變電站的中控室儀表盤柜棱角位置處出現(xiàn)了一些電火花，雖然這些電火花存在的時(shí)間非常短，但是仍然留下了非常大的安全隱患。第二次產(chǎn)生雷擊時(shí)，在中控室與交班室暖氣通道的連接位置處出現(xiàn)了電火花，雖然雷擊產(chǎn)生的過程是一樣的，都產(chǎn)生了電火花，但是卻沒有對(duì)設(shè)備造成損傷，設(shè)備依然能夠正常運(yùn)行。

三、產(chǎn)生雷擊事故的原因

一般來說，雷擊主要分為兩種類型，一種是直擊雷擊一種是感應(yīng)雷擊，鑒于雷擊產(chǎn)生時(shí)沒有在現(xiàn)場(chǎng)留下非常多燒毀的痕跡，則可以將直擊雷排除。而感應(yīng)雷則是一種雷電感應(yīng)或者是感應(yīng)過電壓，也分為兩種情況，一種是靜電感應(yīng)雷，一種是電磁感應(yīng)雷。還有一種雷電現(xiàn)象是因?yàn)槔自圃趤砼R時(shí)致使地面上的導(dǎo)體發(fā)生了靜電感應(yīng)，在雷電出現(xiàn)了大量的聚集以后就會(huì)產(chǎn)生相反的束縛電荷，而在雷云對(duì)另一端放電以后，云中就會(huì)產(chǎn)生非常多的自由電荷，并且地面上的物體也能夠積聚產(chǎn)生非常多的高壓靜電電壓，但是在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)得以釋放，產(chǎn)生的過電壓伏數(shù)能夠不斷增加，最高能夠增加到上萬伏或者是幾十萬伏，這種過電壓的長(zhǎng)期存在將使建筑物內(nèi)的電線或者是導(dǎo)線產(chǎn)生電火花，接地不良的金屬物也會(huì)產(chǎn)生靜電出現(xiàn)電火花，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故，對(duì)變電站造成非常大的損失。還有一種情況就是，在雷擊產(chǎn)生的同時(shí)，鑒于雷電流的變化率非常大，并且能夠在雷電通道中產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的感應(yīng)電磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾與破壞，并能夠使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生非常多的感應(yīng)電流，這些金屬構(gòu)件使用到生產(chǎn)中將因?yàn)闇囟冗^高出現(xiàn)火災(zāi)。此外，在室外的架空線路遭受到了雷擊產(chǎn)生了感應(yīng)雷以后，高位電流將沿著導(dǎo)線或者是電源線、信號(hào)侵入到建筑物當(dāng)中，這種雷電波在入侵到系統(tǒng)中以后，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成非常大的干擾，使建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備不斷放電，破壞將非常大。

通過結(jié)合上述變電站產(chǎn)生感應(yīng)雷擊事故的原因，技術(shù)人員通過對(duì)原因的分析得出了以下結(jié)論：雷擊事故產(chǎn)生不是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)，也不是因?yàn)橹睋衾锥怯筛袘?yīng)雷造成的。即使變電站內(nèi)的儀表盤柜能夠接地，但是電阻依然非常小，并且電荷釋放不足，但是事故并沒有對(duì)柜內(nèi)的電子設(shè)備造成過大的影響，這是因?yàn)榉忾]式的柜殼對(duì)電子元件起到了保護(hù)與屏蔽作用，電荷因?yàn)椴皇芨袘?yīng)影響，將不會(huì)損壞電子元件。而一旦靜電感應(yīng)雷產(chǎn)生的更為強(qiáng)烈，則會(huì)使柜內(nèi)的電子元件出現(xiàn)損壞。為此，必須采取有效的手段減少這種損壞，避免出現(xiàn)過于嚴(yán)重的雷擊事件。

四、改進(jìn)方法

（一）對(duì)保護(hù)地極進(jìn)行補(bǔ)充

上文已經(jīng)提到了變電站所遭受的雷擊是感應(yīng)雷擊，并不是直擊雷，由此能夠說明接閃器以及雷接地極的保護(hù)裝置是非常不可靠的，重點(diǎn)需要防護(hù)的內(nèi)容是感應(yīng)雷擊，目的是能夠進(jìn)一步對(duì)電阻阻值進(jìn)行保護(hù)，從而達(dá)到多余電荷泄通的目的。一般，變電站內(nèi)鋼制的柜體是非常多的，這樣能夠最大限度的滿足電磁屏蔽需求。為了能夠?qū)﹄娮柽M(jìn)行有效的保護(hù)，試驗(yàn)的土壤與氣象條件要非常適合，在經(jīng)過了多次的測(cè)試以后，平均接地工頻電阻值為4.1Ω，電阻值符合范圍預(yù)定范圍內(nèi)。

可以從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，要對(duì)保護(hù)接地極以及防雷接地極進(jìn)行有效的補(bǔ)充，從而使電阻值能夠減小；此外，變電站中的配電室墻壁內(nèi)要能夠安裝上一個(gè)鍍鋅的鋼結(jié)構(gòu)，將其連接到外接地極中而室內(nèi)的盤柜外殼的扁鋼上面要鍍鋅，從而使感應(yīng)雷擊產(chǎn)生的電荷泄放通道能夠增加。

要能夠按照?qǐng)D片進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過各組圖片的對(duì)比對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上增加了3組的保護(hù)接地極，還增加了額外2組的防雷接地。接地的深度在0.5m左右，接地間距也要保持在6m。控制內(nèi)以及配電室間距同樣不能過近，要在距離地板300mm的高處安裝一層鍍鋅扁鋼，室內(nèi)電纜橋架、水暖管道、電纜穿線等金屬管道等要焊接到鍍鋅扁鋼上面，鍍鋅鋼在與室外的保護(hù)接地極相連的同時(shí)就能夠形成一個(gè)新的接地網(wǎng)絡(luò)，并能夠與原來的接地網(wǎng)絡(luò)連接到一起組成一個(gè)更加可靠、更加穩(wěn)定的接地系統(tǒng)。有一些金屬構(gòu)件在沒有經(jīng)過焊接前就已經(jīng)接到網(wǎng)上了，為了能夠使其更加可靠、在設(shè)備的外殼上還增加了一些新的接地網(wǎng)的連接節(jié)點(diǎn)。新增加的防雷接地極可以沿著φ12鍍鋅鋼圈與墻頂?shù)谋芾揍樝嗷ミB接。還能夠通過使用屋面上的金屬欄桿實(shí)現(xiàn)避雷，要對(duì)金屬欄桿進(jìn)行全面的檢查，查看其是否可靠、安全，如果不可靠要進(jìn)行反復(fù)焊接。

（二）對(duì)保護(hù)裝置的性能進(jìn)行改進(jìn)

為了防止變電站出現(xiàn)過于嚴(yán)重的感應(yīng)雷擊，設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)不同型號(hào)的主變保護(hù)程序進(jìn)行了有效設(shè)計(jì)，對(duì)廠家生產(chǎn)出的各型號(hào)設(shè)備存在的問題進(jìn)行有效解決，在經(jīng)過了反復(fù)的驗(yàn)證以后，正式將其投入運(yùn)行。

對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)廠家生產(chǎn)的不同類型設(shè)備實(shí)施“記憶”增補(bǔ)，并對(duì)短路狀態(tài)下，并要做出電流與最小的殘壓動(dòng)作，對(duì)其開展可靠性的檢驗(yàn)，能夠確保保護(hù)方向不出現(xiàn)“盲區(qū)”。對(duì)新投產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)行安裝試驗(yàn)與投產(chǎn)試驗(yàn)，在投運(yùn)達(dá)到一年以后就可以開展保護(hù)極化電壓記憶作用的檢驗(yàn)，并將其列入到全檢項(xiàng)目當(dāng)中。此外，還要對(duì)電氣量反應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，設(shè)備安裝交接試驗(yàn)第一年度，就要對(duì)出口三相短路的最短電路電流與最小殘壓動(dòng)作進(jìn)行試驗(yàn)，同樣要將其當(dāng)成全檢的項(xiàng)目。

五、改進(jìn)措施的實(shí)施效果

在實(shí)施完上述對(duì)感應(yīng)雷擊事故的整改措施以后，在適宜的土壤以及氣象條件下，經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試，防雷接地的地極平均電阻值為2.5Ω，保護(hù)接地阻的電阻為2.2Ω，在將其全部換算成沖擊接地電阻以后能夠達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值。在2014年夏季，該地區(qū)沒有出現(xiàn)過于嚴(yán)重的雷擊現(xiàn)象，由此可以知道，這種整改方式的實(shí)施有一定的效果，能夠有效的解決防雷問題，還能夠有效驗(yàn)證以后兩年雷雨季節(jié)實(shí)際運(yùn)行情況。

結(jié)語

接地是一種非常常用的避雷技術(shù)，同時(shí)也是避雷技術(shù)當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在變電站防雷工作中起到了非常大的作用，無論是直擊雷、感應(yīng)雷以及其他形式的雷，都要能夠?qū)㈦姾赏ㄟ^接地裝置使其導(dǎo)入到大地中去。為此，缺少科學(xué)、合理的接地裝置就不能做好有效的防雷，同樣會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)雷擊問題。可以從避雷的角度上考慮，通過接地裝置能夠?qū)⒗纂姷拈W絡(luò)器中的電負(fù)荷泄入到大地中去，使其能夠與異種電荷相互融合，從而避免了設(shè)備遭受雷擊。本次改造工程通過增加變電站的防雷接接地極與保護(hù)接地極，使接閃器接地引線的數(shù)量能夠增加，并能夠使直擊雷與感應(yīng)雷項(xiàng)目結(jié)合產(chǎn)生的電荷全部釋放到大地中去，進(jìn)而達(dá)到了預(yù)期的實(shí)踐效果。

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