浅谈变电站防雷问题

浅谈变电站防雷问题

刘轶超

天津协盛科技股份有限公司天津300401

摘要：变电站在电力系统中属于非常重要的组成部分，而雷击对变电站会造成一定的影响。防雷是一项非常重要艰巨的工程，要想防止变电站发生雷击事故，在工程设计与施工过程中，必须根据工地的实际情况，做好防雷保护措施，从而确保变电站的安全可靠正常运行。简述了电力系统中的防雷技术，从防雷的重要性、雷击的分类以及防雷措施等方面进行分析探讨。

关键词：变电站；防雷；措施

雷击是一种比较常见的自然灾害，特别是在中国南方。雷击是影响电力系统中变电站正常运行的重要因素之一。由于受地理环境和位置影响，变电站时常会受到雷击，造成断电等问题的出现，给人们的日常生活和企业带来很多不良影响。因此，防雷基地的设计是否合理在一定程度上影响着电力系统的正常运行，为了尽量降低雷击对变电站设备的影响，提高供电的稳定性，在工程设计过程中，要从根本上对变电站加强防雷措施，从而有效地保证电力系统的正常运行。

1防雷的重要性

在所有自然灾害中，雷击对变电站产生的影响比较大。在发生雷击事故时，将会产生一个超过正常值的电压对电网的正常运行带来较大的冲击，造成设备绝缘构件的损坏。所以防雷设计是否有效直接关系到变电站设备的正常使用，为了降低雷击对变电站设备的影响，提高供电稳定性以及提高电力系统正常运行的可靠性，必须在思想上和行动上高度重视防雷设计。

2变电站遭受雷击的主要原因

雷电是雷云层接近大地时，地面感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度，产生云和云之问以及云和大地之问放电，迸发出光和声的现象。供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电站雷击有两种情况：一是雷直击于变电站的设备上，二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。其具体表现形式如下：

（1）直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

（2）感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

（3）雷电侵入波。架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站，是导致变电站雷害的主要原因，若小采取防护措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。

3变电站防雷的原则

针对变电站的特点，其总的防雷原则是将绝大部分雷电流直接由接闪器引入地下泄散（外部保护），阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护），限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。这三道防线，相互配合，各行其责，缺一小可。应从单纯一维防护（避雷针引雷入地一一无源保护）转为三维防护（有源和无源防护），包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。

（1）外部防雷和内部防雷。避雷针或避雷带、避雷网引卜线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防比雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷，需要对进出保护区的电缆，金属管道等都要连接防雷及过压保护器，并实行等电位连接。

（2）防雷等电位连接。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，各个局部等电位连接棒互相连接，并最后与主等电位连接棒相连。

4雷击的分类

雷击主要体现为两种，一种是直击雷，另一种是感应雷。直击雷就是雷击直接作用于变电站的电气设备，此时会形成强大的电流和较高的电压。在雷击电流通过电气设备的过程中会产生热效应和机械效应，从而对变电站造成严重的破坏，所以直击雷对变电站的正常运行影响很大。感应雷也叫做二次雷。当雷电发生时会出现雷电放电和电磁脉冲现象，雷电过压通过金属管道和电缆对变电站控制室内的设备产生严重的电磁干扰。一方面，雷击过程中产生的电磁场能让变电站内一些设备产生暂态电压，影响电气设备的正常运行。另一方面，雷击电流通过接地网接入大地时，会形成一定的冲击电位，在接地网的某些区域产生雷击流的反击现象，或者出现局部放电现象，从而影响电气设备的绝缘性。

5防雷措施

防雷设计对于电力系统来说非常重要，那么在实际中我们应该如何做到有效防雷呢？变电站防雷措施主要有两种，一种是利用二次保护装置将雷电引入接地网，另一种是避免雷电电流进入电网系统。在实际工作中，我们一定要根据不同类型的雷击设计符合需要的保护措施。下面介绍几种常用的防雷措施。

5.1变电站接闪器

在变电站遭受雷击时，防雷系统用直接拦截的方法将雷电流引入接地网。目前常用到的接闪器有避雷针和避雷线两种。可以根据变电站的规模，合理的选择接闪器。在实际工作中，小规模的变电站大多都是采用独立式的避雷针，而大规模的变电站同常是在构架上同时安装避雷针和避雷线。

5.2浪涌抑制器

对于闪电放电和变电站开关操作、静电放电时产生的瞬时过电压不仅会加快电力设备的老化，还有可能对电力设备造成毁灭性的破坏。对于这种浪涌现象造成的破坏，我们可以采用加装浪涌的二次保护器来进行保护电力设备。利用同等电位原理二次保护器能及时将浪涌电流导入接地系统，从而保护电力设备，延长电力设备的使用寿命。

5.3对雷电流进行屏蔽

在变电站中，电力装置不仅有模拟电路，还有数字电路。如果模拟设备和数字设备没有分开，那么就会相互干扰，影响设备的正常使用，甚至有可能造成设备损坏，所以必须将模拟设备和数字设备分开，而且这两者只能够有一个连接点。在电力系统中通信线路可以采用具有屏蔽层的多绞屏蔽电缆，对于强电的导线尽量单独进行安装，并且保证电缆的屏蔽层接地只有一个点。

5.4安装变电站避雷器

通过避雷器可以将侵入变电站的雷电流降低到电气装置的绝缘强度许可的范围之内。目前我国的变电站避雷器大多采用金属氧化物的避雷路器。

6变电站防雷感应

随着电力技术的发展，变电站均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时变电站产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。

采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口处装设压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光祸元件；变电站有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等，变电站在有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接。

结语

在电力系中变电站有着非常重要的地位，而雷击是影响变电站正常运行的重要的因素，为了有效地降低雷击对变电站运行造成不良影响，就必须在施工设计时，根据不同雷击确定防雷设计方案，同时在日常工作中增强对防雷设施的监控和维护，从而尽可能的降低雷击对电网系统造成的不良影响，提高电网运行的稳定性。

参考文献：

[1]黄标亮.浅谈接地网对变电站安全运行的影响[J].中小企业管理与科技，2010（9）：15-16.

[2]徐娟，秦绪武.关于变电站防雷接地问题探讨[J].科技创新与应用，2012（8）：160.

[3]沈亮，王骁.110kV变电站防雷接地改善措施[J].上海电力学院学报，2015（31）：153-155.