變電站防雷保護分析

鄭巖

摘要：我國地理條件復(fù)雜，地勢多樣，西高東低，呈階梯狀分布且氣候多樣，雷區(qū)分布縱橫交錯，呈現(xiàn)沿海多雷，荒漠少雷的趨勢;故變電站設(shè)置的位置對整個電網(wǎng)運行的安全至關(guān)重要，變電站的安全穩(wěn)定運行又極大程度影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出，更會影響著人民的生活質(zhì)量;為了保證良好的供電質(zhì)量，必須將變電站的安全運行放在首要位置，防止各種隱患的發(fā)生，而變電站安全運行的頭等大事之一就是變電站的防雷保護，因此對變電站防雷保護進行分析很有意義。

關(guān)鍵詞：變電站;防雷;接地;措施

引言

雷電會對電子信息系統(tǒng)造成威脅，為確保電子信息系統(tǒng)正常運作，避免雷電對其造成損害，應(yīng)根據(jù)地區(qū)實際情況采取適宜的防雷措施，根據(jù)不同雷電類別應(yīng)用合理的防雷技術(shù)。

1變電站遭受雷擊的原因分析

1.1直擊雷

帶電云層會對大地猛烈放電，這種現(xiàn)象稱為直擊雷。在直擊雷產(chǎn)生時，通電的物體容易因強電流產(chǎn)生故障，這是因為直擊雷的電流過大，很容易讓周圍的電子系統(tǒng)因為無法承受短時高強度電流的沖擊而產(chǎn)生不可逆損害。

1.2地電位反擊現(xiàn)象

地電位反擊相對于直接雷作用更加明顯，閃電擊中電子系統(tǒng)周邊設(shè)施會導(dǎo)致線路損壞或者設(shè)備無法承擔(dān)高強度電流而發(fā)生短路的情況，輕則破壞相關(guān)的系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)架，重則導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)鍵部位發(fā)生短路，引發(fā)小型爆炸，甚至有產(chǎn)生火災(zāi)的可能性。其對周邊人群的人身安全及財產(chǎn)安全造成的威脅極大。

1.3雷電波入侵

雷電波入侵相較前兩者更難以預(yù)防。雷電波入侵并不是直接對電子信息系統(tǒng)和設(shè)備造成破壞，而是在產(chǎn)生雷電波的瞬間，電流進入電子設(shè)備中的連接點，產(chǎn)生的電流會沿著導(dǎo)線擴散，使得某一區(qū)域出現(xiàn)電壓過強、電流過大等情況。這種電流的傳播非常迅速，因此在雷電波出現(xiàn)時，即使意識到電子設(shè)備有損壞可能，也沒有足夠的時間采取應(yīng)對措施。

2變電站防雷保護分析

2.1站內(nèi)建筑防雷

變電站內(nèi)的建筑是變電站防雷的重要一環(huán)，同時高度較高的建筑也是變電站內(nèi)其他用電設(shè)備免受雷擊的第一道防線，一定程度上講變電站內(nèi)建筑的防雷水平直接影響了變電站的安全性和可靠性。現(xiàn)代的變電站建筑全部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如果使建筑物內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)之間具有良好的連接，同時在建筑物上部安裝接閃器、避雷針和在地下鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的接地網(wǎng)絡(luò)，那么建筑物本身就會形成金屬屏蔽罩的效果，形成“法拉第籠”式的避雷模式。這種模式的建筑物一來可以有效防止直接雷擊對室內(nèi)電氣設(shè)備的危害，二來可以一定程度上減輕感應(yīng)雷的影響。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，上述模式的建筑物不僅具有很好的防雷擊效果，而且還兼顧了良好的經(jīng)濟性。

2.2室外設(shè)備防雷

變電站變壓器一次側(cè)主要雷害是雷電直接擊中一次側(cè)附近線路上，在線路中產(chǎn)生的雷電波，雷電波將沿線路侵入變電站進而危及變電站主變安全，如果主變沒有良好的防雷措施，在變壓器中感應(yīng)出的巨大電壓和雷電的巨大電流就可能引起主變絕緣損壞，更嚴(yán)重的可能導(dǎo)致變壓器起火;這種侵入的雷電波也會危及二次側(cè)的電氣設(shè)備，使二次側(cè)的設(shè)備承受很大的沖擊過電壓。一次側(cè)防雷主要是防止雷電從電源入侵變電站。因此變電站進站線路必須鋪架一定長度的避雷線，保證避雷線可靠接地。對于110kV及以上電壓等級的變電站，其主變的中性點必須可靠接地。變電站變壓器二次側(cè)雷害同一次側(cè)一樣，雷害都主要來自侵入雷電波。在二次側(cè)，電氣設(shè)備種類復(fù)雜，所能承受的過電壓等級不盡相同，有強電、弱電，有高壓、低壓，也有模擬電路、數(shù)字電路。二次側(cè)的防雷主要是出線端架設(shè)避雷線和重要的電氣設(shè)備安裝避雷器，并保證所有設(shè)備可靠的防雷接地，由于雷電直接擊中避雷裝置仍可能產(chǎn)生一定等級的浪涌過電壓過電流，大多數(shù)設(shè)備都應(yīng)安裝浪涌二次側(cè)保護器，在第一時間將浪涌電流引入接地系統(tǒng)。

2.3變壓器防雷

變電站主變是變電站最核心的設(shè)備，對變壓器的防雷保護主要是兩個方面。一是直接雷擊的防護，針對直接雷擊通常采用架設(shè)避雷器，這是最直接也是效果最好的保護措施，避雷器可以有效地將雷閃引入接地系統(tǒng)，從而避免變壓器遭受直接雷擊;二是侵入雷電波的防護，在進戶口處安裝避雷器或者將變電站的金屬護物埋地等，在裝設(shè)避雷器時需要合理確定其避雷器所在的位置，需要使用的數(shù)量，采用的形式以及設(shè)置的參數(shù)等。值得注意的是單個避雷器的保護范圍，要使變壓器處于避雷器的有效保護范圍內(nèi)才能實現(xiàn)保護效果。避雷器與變壓器的電氣距離越近，變壓器承受雷電侵入波的能力越強。

2.4計算機和通信等自動化設(shè)備的防雷技術(shù)

變電站內(nèi)廣泛布設(shè)有各種通信線纜，這些線纜多與控制系統(tǒng)相連，當(dāng)雷擊的能量通過接地系統(tǒng)釋放時會產(chǎn)生極強的電磁場，沒有防雷保護的通信線纜會感應(yīng)出很高的感應(yīng)電壓，這些感應(yīng)電壓會直接危害到控制設(shè)備的安全和危及操作人員的生命安全。如果不對控制系統(tǒng)進行保護，當(dāng)雷擊發(fā)生時極有可能出現(xiàn)變電站癱瘓事故和人身事故。而針對感應(yīng)雷的防護，通常是使用含有金屬網(wǎng)屏蔽層的線纜作為變電站的通信線纜且屏蔽層要可靠接地。為了使防護效果達(dá)到最佳，往往會采用金屬管道內(nèi)鋪設(shè)線纜的方式。

2.5防雷設(shè)施風(fēng)險管理

在防雷設(shè)備使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因為防雷措施的防護級別不夠，或者因為一些偶然事件造成危險的情況，因此必須根據(jù)防雷措施的級別和周邊保護物的危險程度得出風(fēng)險和管理的相關(guān)評價，根據(jù)這一評價來判斷該地區(qū)受雷擊的可能性和受雷擊的程度，從而制定相應(yīng)的防雷措施，這樣才可以更有效地實現(xiàn)防雷，并且減少防雷設(shè)施沒有達(dá)到對應(yīng)級別而使得防雷過程中出現(xiàn)危險的情況。要想實現(xiàn)防雷設(shè)施風(fēng)險的有效管理，首先要熟悉風(fēng)險評價方法，從相對應(yīng)的計算公式中了解不可靠系數(shù)，通過充分的可靠性研究之后得出結(jié)論。要聯(lián)合多種假定條件確定實際情況下的結(jié)果數(shù)值范圍，因為受影響條件較多，所以結(jié)果只能是一定的區(qū)間范圍，而無法確定精確數(shù)值。與此同時，風(fēng)險評估需要根據(jù)每棟建筑的位置和結(jié)構(gòu)情況具體分析，且建筑物風(fēng)險評估的可靠性也需要作為重點關(guān)注和核實的內(nèi)容。

2.6屏蔽技術(shù)

采用屏蔽的方式防雷也是當(dāng)前一種行之有效的防雷措施。屏蔽防雷是利用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)的。混凝土結(jié)構(gòu)中有一個專門實現(xiàn)雷電防護的構(gòu)件，而該部分主要是通過外部屏蔽的方式來達(dá)成雷電防護的目的。雷電防護構(gòu)件可以對電子信息系統(tǒng)進行直接防護，但只有建筑中包含屏蔽防護混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物才可以應(yīng)用。要想實現(xiàn)該防護技術(shù)的普及，需要在建筑領(lǐng)域?qū)﹄娮有畔⑾到y(tǒng)防護措施的完善性加以重視。

結(jié)束語

綜上所述，變電站的防雷接地保護綜合性很強，涉及方方面面，本文僅僅涉及了簡單的分析。無論是從我國的地理環(huán)境還是變電站本身來說，變電站的防雷技術(shù)發(fā)展是相當(dāng)重要的。對基本防雷裝置的認(rèn)識是分析變電站接地保護的基礎(chǔ)，根據(jù)變電站不同的情況進行防雷分析是掌握問題的關(guān)鍵。在變電站防雷接地保護中，針對不同地域、不同雷擊問題等，需要綜合變電站及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，靈活地利用防雷裝置設(shè)施，合理設(shè)計防雷系統(tǒng)，提高變電站運作的平穩(wěn)性和高效性。

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