110kV變電站的防雷保護措施探討

石玉琛

摘要：雷電災害作為最嚴重的災害之一，對電力系統的穩定運行構成了極大的威脅，尤其是處于雷雨多發地區的110kV變電站，更容易遭受雷擊，因此為安全起見，我們不僅要重視防雷設計，更好著力提高防雷水平，以此保證110kV變電站可靠供電。

關鍵詞：110kV;變電站;防雷保護

1雷擊的形式和危害

1.1雷擊的形式

（1）雷電感應，即感應雷。雷電感應可以分為兩大類，即電磁感應和靜電感應。巨大的雷電流會在其附近的空間內形成一個強大的磁場，而形成的磁場可以在周圍的導體上產生非常高的電壓，會使得人們和設備出現二次放電的情況，進而使得電氣設備出現損壞。

（2）球形雷。在這幾種雷擊形式中，球形雷出現的次數比較少還不規則，關于球形雷的相關資料也不夠齊全，研究人員對其出現的原理觀點還不一致;除此之外，球形雷還可以通過煙囪、門或窗等進入室內，會導致人們的生活安全受到重要威脅。

（3）直擊雷。出現直擊雷的情況，會產生非常大的雷電電流，這些電流會侵入地表，導致和雷擊地方產生接觸的金屬會出現很大的對地電壓，從而導致觸電事故出現。與此同時，直接的雷擊會導致大量電流的出現，由于雷擊產生的沖擊電壓會導致發電機和電力變壓器出現燒毀情況，進而使得電線被燒毀，嚴重的會出現斷裂情況，從而出現斷電情況，導致火災的發生，由此可見，直擊雷具有非常大的毀滅性，也會造成嚴重的經濟損失，威脅到人民的生命安全。

1.2雷擊的危害

（1）如果受到雷擊情況，導線和地線上的電壓都比較高，會導致桿塔的間隙或者是交叉跨越的間隙出現被擊穿的情況。

（2）如果出現架空地線檔中落雷情況，放電通道連接的底線上，會出現強度降低的情況，嚴重的會出現斷股、灼燒的問題，進而導致底線中斷。

（3）在雷擊作用下，會導致絕緣閃絡，使得相間或者是單相接地出現短路情況，從而使得導線、接地引下線出現燒傷乃是燒斷問題。

（4）在雷擊作用下，會導致絕緣子閃絡，電源開關出現跳閘情況，如果較為嚴重，還會導致絕緣子串脫開甚至炸裂情況，從而導致線路出現接地故障，且這種故障無法修復。

2?110kV?變電站防雷的必要性

之所以在?110kV?變電站中強調防雷設計與保護，一是因為雷電危害巨大，影響范圍廣，具體包括直擊雷和感應雷兩種，當雷電直接擊中?110kV?變電站系統設備時，往往會形成強大的電流和電壓，從而引發熱效應、機械效應等破壞設備;而當雷電擊中變電站的防雷系統時通常會出現電磁脈沖和放電現象，此時電壓經金屬管道或電纜對設備進行電磁干擾，影響設備運行或降低其絕緣性。二是因為防雷保護工作本就是?110kV?變電站變電站工程建設的一部分，而且不可或缺，若設計或施工不當，則易為變電站甚至整個電網的平穩運行埋下安全隱患，故對于110kV?變電站而言，加強防雷保護至關重要。

3?110kV變電站防雷設計

3.1工程概況

3.1.1?結構形式

采用鋼框架結構，柱、梁選用?H?型鋼，Q345B?材質，尺寸有?300?mm×300?mm、350?mm×350?mm、400?mm×400?mm，柱網尺寸6～7.5?m。

3.1.2?樓蓋結構

樓蓋采用鋼筋桁架樓承板或鍍鋁鋅金屬板。鋼筋桁架樓承板上部是鋼筋混凝土，底部為壓型鋼板。鍍鋁鋅金屬板外板厚?0.67?mm，內板厚?0.5?mm，中間為巖棉層。

3.1.3?維護結構

外墻采用壓型鋼板復合板，分內外兩層，外層為?0.8?mm?厚的壓型鋼板，內層為?0.6?mm厚的鋼板，中間部分則是?75?～?100?mm?厚彩鋼巖棉夾芯板。

3.1.4?構件連接

鋼柱通過鋼接柱腳?（?地腳螺栓?）?安裝于基礎上。梁和柱、主梁和次梁的連接采用高強螺栓。鋼筋桁架樓承板底部鋼板與屋面鋼梁的連接使用栓釘。金屬屋面板板間連接為卷邊壓接，屋蓋內外板與屋面檁條采用壓接，而檁條與屋面梁則采用焊接。

3.2?防直擊雷設施的三要素

3.2.1?接閃器

以屋頂鋼筋網作接閃器，需滿足如下條件：防水和混凝土層允許遭到破壞?;構件間形成電氣通路。而以金屬屋面作接閃器的條件則是?：板間的連接為持久的電氣貫通?;鋼質金屬板下無易燃物品時，板厚≥?0.5?mm?;鋼質金屬板下有易燃物品時，板厚≥?4?mm?;金屬板無絕緣被覆層。當屋頂遭雷擊時，混凝土屋頂會產生碎片，會破壞防水、保溫層。高壓變電站為無人值班，周圍無人停留，全戶內變電站除建筑物外不布置任何生產設施，雷擊時即使產生碎片，也不致帶來有害影響。直接雷擊后所遭到破壞的防水、保溫層僅是一小塊，無損建筑結構，加以修補即可，況且防水層在正常使用一段時間后也需要修補或翻修。建筑構件間的焊接、壓接、縫接、綁扎、螺釘或螺栓連接等均可視為電氣是貫通的[6]?。鍍鋁鋅金屬板屋蓋按建筑做法，板間形成了電氣通路。鋼筋桁架樓承板屋蓋上部混凝土板內的鋼筋采用焊接和金屬綁線綁扎，其與女兒墻內鋼筋間為金屬綁線綁扎，混凝土板鋼筋網及其與女兒墻的鋼筋實際形成了電氣通路。金屬屋蓋外板厚?0.67?mm，板下的巖棉氧指數>?28，屬難燃性材料?。為防銹蝕，鍍鋁鋅金屬板外表面會涂覆一層薄的油漆，但薄的油漆不屬絕緣被覆層。

3.2.2?引下線

以鋼柱作引下線應滿足如下要求?：構件間應電氣貫通?;在地面?1.7?m?至地面下?0.3?m?處，引下線具有保護措施以免遭受機械損傷?;引下線間距符合相應防雷等級的距離要求。鍍鋁鋅金屬板屋蓋與鋼柱間由建筑做法，可形成電氣通路。鋼筋桁架樓承板屋蓋下部壓型鋼板通過栓釘固定于屋面鋼梁，與上部混凝土板鋼筋卻無任何電氣連接，若設置導體將鋼梁或鋼柱與混凝土板鋼筋連通，鋼柱與屋頂鋼筋網即可電氣貫通。變電站建筑物均會設置維護結構，另外考慮防腐、防火的要求，鋼柱本身亦涂覆絕緣材料，即考慮作引下線用的鋼柱在地面?1.7?m?至地面下?0.3?m?處可視作已具備保護措施。全戶內?110?kV?變電站建筑物由于體量較小，防雷等級至多為二級，大多數情況下為三級，引下線間距分別不得大于?18?m、25?m?。按變電站建筑物的柱網尺寸，鋼柱作引下線滿足間距要求。

3.2.3?接地裝置

在建筑基礎采用硅酸鹽水泥，土壤含水量不低于?4%，且基礎外表面無防腐層或防腐層為瀝青質時，推薦采用基礎內的鋼筋作雷電保護的接地裝置。鋼柱與基礎間的地腳螺栓本身與基礎鋼筋網并無任何電氣連接。對于高壓變電站，接地網除可利用自然接地體外，還應設置人工接地網。因此無論建筑基礎是否符合要求，可利用人工地網作防雷系統的接地裝置。

4結語

110kV變電站防雷設計具有非常重要的現實意義，這就要求我們從110kV變電站實際情況出發，制定合理有效的防雷方案，通過從避雷針、避雷器、接地設計等多方面加以考慮和保護，可大大增強110kV變電站的防雷水平，進而能夠更好的抵御雷擊。

參考文獻：

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