500kV變電站雷電侵入波保護

徐海龍 陸琪

摘要：500kV變電站作為電力系統的重要樞紐，如果遇到雷電襲擊，就會出現大范圍停電的情況。由于變電站內部的大多數電氣設備的內絕緣沒有自動恢復的能力，如果遇到雷電襲擊受到破壞將帶來嚴重的后果。造成變電站雷電事故的主要原因是雷電侵入波過電壓，所以做好500kV變電站雷電侵入波的保護工作是十分必要和重要的。

關鍵詞：500kV變電站;雷電侵入波;保護

1雷電侵入變電站的方式以及雷擊點的選擇分析

1.1雷電侵入變電站方式分析

500kV變電站作為電力系統的關鍵構成部分，對整個電力系統的運行都有著決定性影響的作用。雷電侵入變電站對變電站所造成的危害很大，對于變電站的雷擊主要有兩種方式，沿線路傳過來的過電壓波以及直接侵入變電站。通常直接雷擊是通過避雷針進行防護。雷擊線路的情況較多，所以雷電過電壓波就比較常見。對于變電站的雷電侵入波主要有兩種方式，反擊和繞擊。在雷擊距桿塔一段距離的避雷線時，如在檔距中央，那么空氣間隙所承受的過電壓就會比通過相同強度雷電流在桿塔絕緣子串上造成的過電壓高，間隙電壓臨近擊穿值的時候就會有很大預放電流在間隙中流過，并使得間隙上電位差降低，從而能夠對擊穿的時間得以延遲。

1.2雷擊點的選擇分析

對于雷擊點的選擇過程中，把變電站以及進線段進行有機結合，并將其作為統一網絡。其中在進線段以及非進線段都比較容易受到雷擊影響，從而形成侵入波，但是真正對變電站的內部設施造成威脅的是近區雷擊。在實際雷擊點的選擇過程中，通常近區雷擊是變電站侵入波重點考察的對象，其過電壓也會高于遠區雷擊侵入波過電壓。但在這一過程中就存在著問題，近區雷擊的第幾基桿塔過電壓的幅值是最大的。對于進線段的各桿塔塔型、高度和絕緣子串的伏秒特性以及桿塔接地電阻會存在著很大的不同，所以也會對雷擊進線段各塔侵入波有著很大的影響。

2雷電侵入波的保護方案

2.1影響因素

500kV變電站方案設計中，最先要明確雷電侵入波保護的影響因素，在此基礎上才能完善方案的設計。如防雷方案中，絕緣子串閃絡的影響最大，會瞬時增大500kV變電站的電壓數值，其破壞時的電壓相當于雷電侵入波的電壓，雷電侵入波作用的時間越長，絕緣子串閃絡的時間也會隨之延長，導致變電站電壓升高，形成過電壓破壞。500kV變電站運行時，雷電侵入波大概1s就能到達絕緣子串中，引起閃絡和電壓變化問題，其作用的時間越早，閃絡時間就越早，相反閃絡的時間就會延遲，這表明，如果雷電侵入波保護可輔助延遲雷電侵入波的破壞時間，就能起到保護作用。

2.2方案設計

500kV變電站雷電侵入波的保護方案中，主要是規劃各項避雷裝置的數量、位置，科學設計避雷裝置的應用。方案設計時，首先要明確避雷器的數量，規劃好避雷器在變電站中的安裝位置，使雷電波侵入時避雷器可以發揮保護作用。由于雷電侵入波的數值遠高于500kV變電站內設備的承壓值，為了提高雷電侵入波的保護水平，方案設計中就要從變電站的絕緣角度出發規范保護方案，確保方案具備足夠的預防能力，消除雷電侵入波的風險干擾。

3雷電侵入波的保護措施

3.1直擊雷保護

500kV變電站運行時，直擊雷形成的雷電侵入波其危害比較直接，會對變電站的設備、線路表層造成破壞。為此，要嚴格按照500kV變電站的電壓等級和配電方式配置可行的避雷裝置，輔助提高變電站的絕緣水平。例如，500kV變電站的配電裝置架構位于空曠的環境中，很容易成為直擊雷的侵入路徑，安裝避雷針就能保護好配電結構。避雷針對雷電侵入波的預防和保護遵循就近原則，埋設到土壤內，把雷電侵入波引入大地中，避免直擊雷形成的雷電侵入波破壞500kV變電站的結構體系。此外，在直擊雷保護方面還可根據500kV變電站的需求設計避雷線，避雷線的原理和避雷針相似，其引雷保護的能力稍低，主要在縱向保護方面發揮著較大的保護作用，提高了直擊雷的保護效果。500kV變電站防雷接地時要遵循國家的規定，避雷線的接地電阻不能超過10Ω，由此才能預防直擊雷形成的雷電侵入波，提供高效的保護措施。

3.2感應雷保護

感應雷形成的雷電侵入波，在500kV變電站中破壞面積非常大，具有隨機性、突發性的特征，干預了變電站中的線路、設備等，破壞力很強。在感應雷保護中，于500kV變電站的進線位置安裝避雷器，可用的避雷器有氧化鋅避雷器、閥型避雷器等，按照運行時的電壓等級選擇合適的避雷器，規范變電站的接地方式，提供高效的安全保護。針對500kV變電站中的高壓電氣設備，專門配置FCZ1系列磁吹閥型避雷器;針對大容量、中等的電氣設備，配置FZ系列閥型避雷保護器。500kV變電站感應雷的雷電侵入波保護分析中，重點考慮避雷器的裝設距離，規范距離才能提升防護的水平。根據保護設備到避雷器的距離把控裝設距離，或采用模擬試驗的方法設計出優質的保護方案，根據方案的內容落實雷電侵入波的保護工作。

3.3二次防雷措施

500kV變電站的雷電侵入波會出現二次干擾的情況，導致雷擊破壞的環境變得復雜，嚴重破壞了變電站的安全運行。在二次防雷措施中，配置三級防雷保護，具體分析如下：

3.3.1一級防雷

是指在基礎上預防雷電侵入波的二次破壞，選在用電400V進線柜的母線側放掉二次雷擊的侵入波，以雷電流的形式排掉，提供基礎的二次防雷環境。

3.3.2二級防雷

是在500kV變電站的400V進線柜內部安裝避雷裝置，保護好500kV變電站的運行設備，切斷二次雷電侵入波的傳輸途徑。

3.3.3三級防雷

在500kV變電站運行范圍內實行直流與交流防雷，直流預防雷電侵入波時，把避雷裝置安裝到站內的裝置柜中;交流防雷時，避雷裝置安裝到交流線路上。500kV變電站的二次防雷措施中，也要注重信號線的防雷處理，信號線本身具有導電的功能，二次狀態下雷電侵入波經信號線形成破壞干擾。為此，通過研究信號線中的通信線、載波線等，落實防雷保護措施，加強500kV變電站的屏蔽和接地設計，提高二次防雷的設計水平。此外，在500kV變電站二次防雷保護措施中，還要注重主控室中柜內接地線的首尾連接構成環網，預防雷電侵入波的干擾;高壓開關柜的防雷和接地與主控室保持一致，防雷接地點和500kV變電站避雷器的接地點間距不能低于15m，以提升二次防雷的效果。

4結束語

變電站作為我國電氣的重要樞紐，其作用以及功能的發揮將直接影響社會產生生活的正常進行。在500kV變電站運行過程中，要規避雷電侵入波的風險，全面設計雷電侵入波的保護方案并有效實施，強化500kV變電站的安全運行，提高雷電侵入波的保護水平，避免影響500kV變電站的安全運行，完善變電站的運行環境。

參考文獻

[1]歐陽宇飛.500kV變電站雷電侵入波保護研究[J].電工文摘，2016（5）：5-8.

[2]錢勇.500kV變電站雷電侵入波保護分析[J].自動化應用，2017（12）：107-108.