變電站電氣設計與防雷保護分析

李秋宇

(齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1 變電站設計概述

在110kV變電站的日常工作中，有可能會受到工作環境的影響，比如天氣等的作用，從而導致變電站的穩定性下降，探究影響變電站穩定性的因素，并針對影響因素逐一解決，對相關的設計進行改進和重組優化，從而確保變電站的工作穩定性。在變電站的工作中，其在電網的整個流程中充當著非常重要的角色，變電站在整個電力系統中負責調節電壓、分配電能、強度調整等，使得整個系統能夠符合安全標準。

電能已經滲透入人們的生活、生產、各類娛樂乃至活動中必不可少的基本條件，人們對它的依賴性非常強，因此這也決定了變電站的設計與維修保護的工作的重要性和關鍵性。變電站的設計和分析問題必將會得到更多的重視，也必將有更多的先進技術被用來應用在變電站的建設之中，從而完善性能、保障安全。

2 變電站電氣設計問題分析

2.1 電氣主接線概述

電氣主接線是從電力系統和變電站之中，為了能夠達成既有功率的傳輸和平穩運行，來連接電氣設備彼此之間的電路，其具有傳送電能的作用。電氣主接線把電源的進線和引出線當做基礎，將母線作為中間的過程來形成電能輸配的電路。

2.2 變電站電氣設計的電氣主接線主要原則

主接線的設計主要是根據變電站的規劃和設定的作用來具體決定的。主接線的設計方案決定了變動站的整體數量規模。所選擇的設備、布置的配電設施，繼電保護、確定自動裝置等，直接關系著整個電網的穩定運行和靈活使用與經濟的效益問題。其接線原則需要考慮電力系統中此變電站的位置屬性、設定的發展規模，所符合的重要性，還有出線回路的影響程度等。

3 變電站的防雷保護分析

3.1 110kV變電站防雷保護的現狀與意義

我國國民經濟的重要部門之一就是電力行業，電力部門能夠把自然界中的能源轉變為為人類可利用的電能，比如：可以為現代農業、現代化工藝、現代科學技術乃至于每家每戶的日常生活，都提供了必不可少的動力，與人們的生產和生活有具有著密切的聯系。可以說，電力是其它一切行業的先行者。只有保障了電力變電站的安全平穩運行，才能保證其它部門的順利運轉，保障整個國民經濟的安全平穩運行。

在電力系統中，防雷的措施有很多，諸如：避雷針、直擊雷的保護裝置、避雷線、避雷器等。直擊雷保護裝置是將雷電直接引導到設備上，來保護電力系統不被雷電直接擊中，從而使得其能夠順利進入大地。避雷針、避雷線的避雷原理是防止雷電直接擊中變電站，可以理解為防御作用，也可以稱之為直擊雷保護。還有一種是避雷器，這是防止輸電線路侵入變電站，因此也稱之為雷電侵入波的保護裝置。

3.2 防雷保護的原則分析

在我們國家，雷電的活動其實是非常常見的，在省會城市，在一年當中，有雷擊的天數大于50d的城市多于20個，雷擊現象嚴重的城市，遭遇雷擊的天數甚至可以多達130d。雷擊的方式主要分為2種類型：第一，雷電直接落在了輸電用的線路上，并且通過波這樣的方式傳導至其它相應的電氣設備上。第二，雷電會間接地帶來二次傷害。如果是直接傷害，可以選取通過裝置避雷針、避雷線等設備，如果是間接的二次傷害，一般會采用安裝避雷器來避免雷擊。

避雷針的設計原則主要有以下幾點：獨立避雷針以及獨立接地的裝置。110kV的變電站中，避雷針一般防止在架構上，這樣做的目的在于能夠有效地防止雷電的直擊對變電站的直接傷害。裝在架構上的避雷針鏈接地網，接地裝置擊中在避雷針附近。避雷針與主接地網的地下鏈接點直到變電器接地線與接地網的地下連接處，長度不應該過小。變壓器的門型架構與其距離太近，達不到最小距離的要求，因此，一般來說，框架上不會安裝避雷針。

3.3 避雷器設計

110kV變電站的配電裝置是通過材質為氧化鋅的避雷器結合進線保護的。110kV配電裝置的最大雷電沖擊大約為10kA，在配合系數中，應該保持大于等于1.4的范疇來進行。與此同時，進線保護段的作用是為了通過限制雷電電流量來降低雷電損壞，通過進線端上的避雷器，因此，其控制絕緣數數值不能超過最高的要求標準。

3.4 變壓器的避雷設計

變壓器是變電站中最主要的電氣設備之一，擔負著重要的職責，諸如：從變電站向用戶，或者不同等級電壓之間的功率交換工作。在變壓器設計中，要考慮實際使用情況和未來發展使用情況，預留預估未來五至十年的規劃，綜合分析和設計應用。變壓器是非常重要的保護對象，因為其絕緣性比較薄弱，在三繞組的變壓器進行工作的時候，容易出現高壓、中壓繞組工作但是低壓繞組卻存在開路的問題。為了避免事故，應該在低壓繞組的任意出口處加裝一個氧化鋅的避雷器。

人們對于雷電擊中變電站的問題，目前展開研究的方法有以下幾種：模擬系統模型、用計算機警醒虛擬仿真實驗、在現場實際進行實驗等。

4 結語

本文主要闡述了分析研究背景，討論了變電站電氣設計問題分析，從電氣主接線概述、變電站電氣設計的電氣主接線主要原則2個方面進行了分析，研究了變電站的防雷保護，分別從110kV變電站防雷保護的現狀與意義、防雷保護的原則分析、避雷器設計、變壓器的避雷設計等幾個方面進行了具體研究與探討，以期能夠優化變電站的電氣設計，避免變電站遭遇雷擊等危害，保障變電站的安全和可靠運行。