油田變電站的防雷保護措施探析

紀桂英 張自平

摘 要：油田變電站在油田電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的樞紐作用，油田電網(wǎng)在缺少油田變電站的情況下很難有效發(fā)揮作用。油田變電站的主要任務是油田電網(wǎng)的電壓變換和電能分配，如果油田變電站的防雷措施不到位，變電站遭受雷擊，就會給油田開發(fā)企業(yè)帶來比較大的損失。本文主要從變電站雷擊造成的危害和油田變電站防雷措施兩方面對油田變電站的防雷保護進行了簡單研究。

關鍵詞：油田；變電站；防雷保護；措施；探析

前言：

在油田發(fā)展的影響下，油田電網(wǎng)也在不斷提升發(fā)展水平，油田電網(wǎng)質(zhì)量對于保證油田的更好生產(chǎn)和油田工人的更好生活具有重要意義，主要表現(xiàn)在油田電網(wǎng)可以為油田提供動力和照明，促進油田各項工作的有效開展，但應該注意到的是自然界產(chǎn)生的雷電會對油田電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的危害，嚴重影響油田發(fā)展。因此，對油田變電站防雷保護措施的研究是非常重要的，自然界的雷電通過多渠道對變電站電氣設備產(chǎn)生危害，主要有直擊雷、感應雷、電磁脈沖和雷電反擊。

一、雷擊對變電站造成的危害

（一）直擊雷

在油田變電站中，雷云直接對金屬導體和建筑發(fā)生強烈放電現(xiàn)象的過程被稱為直擊雷。在這個放電過程中，電流瞬間值非常大，甚至可以達到200 kA，對于如此強大的電流，其轉換成的熱能對泄流路徑上的物體具有極大的破壞力。現(xiàn)在所有在運行的變電站都裝有避雷針，避雷針的工作原理是：當雷擊發(fā)生時，強大的雷擊電流接觸到避雷針，避雷針發(fā)揮傳導作用，雷擊電流通過避雷針和與之相連的接地導線泄入大地[1]。這個過程中會產(chǎn)生電位差，巨大的電位差會存在于避雷針和地面之間，因此，在變電站設計時，要確保避雷針和其他電氣設備之間擁有足夠的絕緣距離。

（二）感應雷

感應雷在物理原理上，主要會產(chǎn)生靜電感應和電磁感應兩種形式的危害，這兩種形式對于油田變電站都有不同程度的危害。對于靜電感應，就是大片雷云在天空聚集，并會攜帶巨大電荷，這些電荷會導致雷云周圍強大靜電場的形成，這個時候大量的異性電荷將會產(chǎn)生于雷云下方的金屬導體上，一旦放電現(xiàn)象發(fā)生，電荷就會流動，大量電荷會流向電勢低的方向，通過線路傳入機房，使通信設施遭受巨大損害。對于電磁感應，它的基本過程是這樣的，在雷云放電的瞬間，在放電通道周圍會出現(xiàn)強烈的磁場，在不斷放電過程中，放電通道周圍的磁場會發(fā)生劇烈的變化，此時巨大的感應電流或感應電動勢會在周圍的導體上被擊出，如果感應電動勢超出了設備之間的絕緣臨界值，通過擊穿絕緣的方式，設備就會損壞，同時，對于相連接的通信設備，感應電流通過傳導，也會對這些通信設備造成一定的破壞。

（三）電磁脈沖

通過避雷針和接地線的傳導，強大的雷電流傳入大地，閃電放電的變化過程比較劇烈，產(chǎn)生的電流是非均勻變化的，在引下線的附近，變化的雷電流產(chǎn)生強烈的脈沖信號，由于電磁脈沖比較強大，隨距離衰減也就比較緩慢，在其傳播的過程中，就會給網(wǎng)絡交換機、集中監(jiān)控系統(tǒng)等建筑物內(nèi)的一些極其靈敏的現(xiàn)代化通信設備造成巨大的破壞。

（四）雷電反擊

變電站避雷針被雷電閃擊到時，在非常短的時間，通過引下線，巨大的雷電流內(nèi)流入大地，由于雷電流瞬時值可以達到200kA，盡管接地系統(tǒng)良好，引下線和接地裝置的電勢在泄流的瞬間也可以達到100kV以上，這時反擊放電現(xiàn)象就會產(chǎn)生在與地網(wǎng)相連的設備上。在引下線與電氣設備之間，如果安全距離不夠或者沒有做好等電位系統(tǒng)，放電現(xiàn)象就會對人身與設備的安全造成危害[2]。

二、油田變電站防雷的基本措施

（一）直擊雷的保護

如今，像避雷針等直擊雷裝置都在油田變電站進行了安裝，同時主接地網(wǎng)相連接或者通過專用的接地裝置接入大地。要保持接地線與被保護電氣設備的安全距離，突出屋面的放散管和風管以及建筑物內(nèi)的設備等都要進行接地處理。在所有油田變電站中，所有的防雷接地設計都要執(zhí)行國際規(guī)范，使其能夠滿足雷電流泄流的需要。

（二）感應雷的保護

1.接地引下線要多使用幾條，通過分流的方式大大減小每條引下線經(jīng)過的雷電流。

2.加強敏感位置的電磁屏蔽。可以使用特殊的屏蔽材料甚至采用雙層屏蔽措施，改善屏蔽效果。

3.重要電子信息系統(tǒng)應盡可能與外墻保持一定距離，這是以建筑物結構鋼筋作引下線時的基本要求。

4.對于電子信息系統(tǒng)的供電系統(tǒng)保護，要在電子信息系統(tǒng)的信號傳輸回路上安裝防感應雷裝置，同時在分電裝置主線開關處及總配電裝置主線開關處分別安裝防感應雷裝置。

5.屏蔽層公用一個接地網(wǎng)，對于所有進、出控制室的電纜，都要采用屏蔽電纜。

（三）電磁脈沖的保護

屏蔽和隔離是防護電磁脈沖最有效的措施，為了起到抑制和消除電磁干擾的作用，把空間中的電磁干擾阻擋在被保護的通信設備之外是屏蔽的主要措施，具體就是在變電站設計的過程中將電氣專業(yè)與建筑密切配合，在主控室的六面墻體中布置金屬屏蔽網(wǎng)，做好隔離防護，將具有屏蔽功能的鎧裝線應用于進出主控室的線路連接中。

隔離的主要內(nèi)容就是對控制系統(tǒng)中接口信號的隔離[3]。采用弱電自動化裝置組成控制系統(tǒng)是現(xiàn)在變電站的基本特點，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就要抑制空間電磁脈沖對傳輸過程的干擾，可以采用光電隔離器、脈沖變壓器等隔離數(shù)字輸入和輸出信號。

（四）重電反擊的保護

為有效的進行雷電反擊保護，需要將獨立避雷針運用于高電阻率地區(qū)；當這個地區(qū)的電阻率比較一般時，為了便于有效地泄放雷電能量，其接地電阻應該≤10Ω，以降低引下線電壓，同時可以搭建均壓網(wǎng)，這個均壓網(wǎng)要保證全變電站所有設備與大塊金屬相連接，然后連接處于低電位的設備和接地裝置，形成一張等電位均壓網(wǎng)。除此之外，在敷設主地網(wǎng)時，要使網(wǎng)孔成方形，以便更好的發(fā)揮作用。

三、結語

將防雷設施配備在油田變電站中，可以有效減少油田變電站遭受的雷擊損失。在油田變電站的防雷過程中，要對雷電入侵的物理原理進行研究。針對具體的雷擊傷害采取相應的防雷措施，可以使防雷措施的效果最大發(fā)揮，最大程度減少和防止雷電入侵所造成的損失，有效保證油田變電站設備和工作人員的安全。

參考文獻

[1]孫能勇. 淺談油田變電站的防雷保護措施[J]. 城市建設理論研究：電子版，2016（10）：00050-00050.

[2]李東波，張加磊，鞏建衛(wèi). 油田10kV配電網(wǎng)防雷保護現(xiàn)狀及改進措施[J]. 山東工業(yè)技術，2018（5）：150-150.

[3]楊自廣，范鵬，劉佳，等. 油田10kV配電線路防雷措施探討[J]. 電工技術，2017（9）：89-91.

作者簡介：紀桂英 ，女，1975年8月25日，在大慶油田有限責任公司采油四廠電力維修大隊從事變電站值班員工作。