探討電力系統(tǒng)中的防雷技術(shù)

符傳進(jìn)

摘要：因?yàn)槔纂妼?duì)于電力系統(tǒng)具有較強(qiáng)的破壞作用,應(yīng)當(dāng)引起重視。所以筆者結(jié)合多年來防雷檢測(cè)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在此對(duì)電力系統(tǒng)中的防雷技術(shù)進(jìn)行了一些探討。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)防雷技術(shù)探討

Abstract: because the lightning in a power system has strong damage, more attention should be. So the author with many years experience in the practice of lightning protection test, in which the lightning protection technology of power system are analyzed.

Key words: electric power system lightning protection technology is discussed

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

0 引言

雷電是普遍存在的自然現(xiàn)象。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，雷擊不僅會(huì)產(chǎn)生如擊穿、損壞線路或設(shè)備等可以直觀觀察到的損壞之外，其涌流還可能進(jìn)入系統(tǒng)的二次設(shè)備，從而引起保護(hù)裝置誤動(dòng)等諸多可能潛在的惡性事故，給電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大的威脅。而電力系統(tǒng)不能安全可靠運(yùn)行所帶來的間接損失可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)備本身的價(jià)值，造成的損失是難以估量。

1 電力系統(tǒng)防雷技術(shù)

1.1 變電所、配電所、設(shè)備接地網(wǎng)、架空線路、電纜線路應(yīng)采取防止直接雷擊和雷電感應(yīng)過電壓保護(hù)措施。

1.2 220kV及以上變電所、開閉所、分區(qū)所和自耦變壓器所的室外配電裝置（包括母線廊道）采用避雷針或避雷線防護(hù)應(yīng)滿足以下要求：

1.21 避雷針不宜安裝在220kV 變壓器屋頂、配電裝置架構(gòu)上和變壓器的門型架構(gòu)上，可安裝在采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等由屏蔽作用的建筑物的附屬變電所的上述位置。

1.22 110kV及以上的送變電裝置，可將避雷針裝在送變電裝置的架構(gòu)上，但在土壤電阻率大于1000Ω·m的地區(qū)，宜安裝獨(dú)立避雷針。35kV 及110kV 配電裝置，避雷針可安裝送變電裝置的架構(gòu)上，但土壤電阻率大于500Ω·m時(shí)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。

1.23 裝在架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。裝有避雷針的架構(gòu)上，接地部分與帶電部分間的空氣中距離不得小于非污染地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串的長(zhǎng)度。但在空氣污穢地區(qū)，如有困難，空氣中距離可按非污穢區(qū)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串的長(zhǎng)度確定。

1.24 強(qiáng)雷區(qū)的電力主控設(shè)備和高壓送變電裝置，宜設(shè)獨(dú)立避雷針。

1.25 220kV、110kV，35kV 室外送變電裝置，在土壤電阻率不大于500Ω·m時(shí)，避雷線應(yīng)架設(shè)到線路終端桿塔位置，從線路終端桿到送變電裝置的一檔線路的保護(hù)，可采用獨(dú)立避雷針，也可在線路終端塔上裝設(shè)避雷針。

1.26 變電所、開閉所、分區(qū)所和自耦變壓器所，宜采用避雷針防護(hù)。

1.3 電力區(qū)段的防雷

1.31 經(jīng)常發(fā)生雷害地段的220kV~110kV 及以下線路可架設(shè)空地線。桿塔上架空地線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角，宜采用20℃ ~30℃。桿塔上兩根架空地線的距離，不應(yīng)超過導(dǎo)線與架空地線間垂直距離的5倍。檔距中央導(dǎo)線與架空地線間的距離，應(yīng)符合防止雷擊檔距中央反擊導(dǎo)線的要求。

1.32 除少雷地區(qū)外，對(duì)110~35kV 鋼筋混凝土電桿鐵橫擔(dān)線路，應(yīng)提高絕緣子的絕緣爬距等級(jí)，并應(yīng)以較短時(shí)間切除故障；絕緣導(dǎo)線鐵橫擔(dān)線路，可不提高絕緣子爬距等級(jí)。

1.33 110kV、35kV 及以上架空線路中電纜長(zhǎng)度大于50m時(shí)應(yīng)在兩端設(shè)避雷器，小于50m 時(shí)，可在任一端裝設(shè)。其接地端與電纜金屬外皮連接。

1.34 110~35kV 及以上架空、電纜閉塞及貫通回路應(yīng)設(shè)一次重合痼裝置。

1.35 110~35kV 柱上斷路器、負(fù)荷開關(guān)、電容器，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)避雷保護(hù)，其接地線應(yīng)與柱上斷路器等的金屬外殼連接。

1.36 同級(jí)電壓電力線路相互交叉或與較低電壓線路或弱電線路交叉時(shí)，交叉檔兩端的鋼筋混凝土桿或鐵塔均應(yīng)接地。

1.4 變電所、送變所防雷設(shè)計(jì)

1.41 110kV~35kV 及以上變電所應(yīng)在架空進(jìn)線段1~2km內(nèi)裝設(shè)架空地線。當(dāng)采用電纜引入時(shí)應(yīng)在電纜與架空線連接處設(shè)避雷器。

1.42 110kV~35kV 送變電所的每段母線上和每路架空進(jìn)、出線上，都應(yīng)裝設(shè)避雷器。當(dāng)采用電纜引入（出）應(yīng)在電纜與架空連接出裝設(shè)避雷器。

1.5桿架式或落地式送變電臺(tái)防雷設(shè)計(jì)

1.51 220kV 或110kV 送電變壓器，進(jìn)線段可不架設(shè)架空地線，其高、低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)避雷器保護(hù)。

1.52 35kV 送電變壓器，應(yīng)在高壓側(cè)裝設(shè)一組避雷器保護(hù)。多雷區(qū)亦在低壓側(cè)亦裝設(shè)一組避雷器保護(hù)。強(qiáng)雷區(qū)和對(duì)供電的送電變壓器低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)一組避雷器保護(hù)。

1.53 避雷器應(yīng)靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應(yīng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼連在一起接地。

1.6 供電線路防雷設(shè)計(jì)

1.61 35kV 交流送變電線路和分支線路應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)的接地型式。

1.62 進(jìn)出建筑物的電源線路應(yīng)采用電纜線路埋地敷設(shè)引入控制設(shè)備機(jī)房。當(dāng)采用架空線路轉(zhuǎn)換為電纜埋地引入時(shí)，其電纜長(zhǎng)度就不小于25m。

1.63 低壓送變電線路的始端，應(yīng)在電力總送變控制內(nèi)裝設(shè)第一級(jí)電源保護(hù)器防護(hù)，可將防雷件裝在低壓斷路器后的相線上。

2 舉例陳述

等電位的完成是靠等電位連接來實(shí)現(xiàn)的。在做等電位連接時(shí)，如方法不當(dāng)，則有可能導(dǎo)致雷電防護(hù)的失敗。圖1 所示即為典型的等電位錯(cuò)誤連接示意圖。（圖1）

圖1 中，a 點(diǎn)和b 點(diǎn)之間，c 點(diǎn)和d 點(diǎn)之間，e 點(diǎn)和f 點(diǎn)之間均通過導(dǎo)線連接均壓等電位銅帶，則Ub=Ud=Uf。由于 Icd=0，Ief=0，則Uc=Ud，Ue=Uf?，F(xiàn)場(chǎng)的防雷器件安裝在柜中，ab 之間線長(zhǎng)度大約1m，防雷器件在8/20μs 雷電電磁脈沖感應(yīng)過電壓的額定通過容量為100kA。假設(shè)發(fā)生雷擊時(shí)防雷器件全部將雷電吸收，時(shí)雷電高壓轉(zhuǎn)變成電流形式入地，電流也假設(shè)額定通過容量100kA，則ab 線路上的電位差為：

Uab=Iab×Rab+Lab×dI/dt=1m×1μH×40kA/8μs=100kV（假設(shè)每米電纜線長(zhǎng)度電感1μH，Rab=0），即Uab 電位差可以到達(dá)50~100kV，由于Ub=Ud=Uf，此時(shí)Uab 電位全部遞給控制電源和計(jì)算機(jī)設(shè)備，就會(huì)造成機(jī)房損壞。

圖2 所示為另一例典型的等電位錯(cuò)誤連接示意圖。電源防雷器件并聯(lián)在配電柜電源進(jìn)線與地排上，其中a 到b 和c 到d是防雷器件的安裝連線。防雷器件在8/20μs 雷電電磁脈沖感應(yīng)雷電壓的額定通過容量為40kA，且此時(shí)的最大殘余電壓為1400kV，a 到b 總長(zhǎng)為0.5m。發(fā)生雷擊時(shí)，假設(shè)電流為額定通過容量100kA，則ab 線路上的電位差為：

Uab=Iad×Rad＋Uc＋Lad×dI/dt=140kV+0.5m×1μh×40kA/8μs=390kV（假設(shè)每米電力線長(zhǎng)度電感為1μs（圖2）

H，Ra b=0，Uc 為防雷器件的殘余電壓1 400kV）即Uad

電位差可以到達(dá)3 900kV，且全部傳遞給計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，造成機(jī)房設(shè)備損壞。

（圖3）

圖3 為正確的等電位連接方式示意圖。將a 點(diǎn)和b 點(diǎn)重合，使之成為防雷器件火線（或零線）接點(diǎn)，將c 點(diǎn)和d 點(diǎn)重合，使之成為防雷器件地線接點(diǎn)，那么，不論雷擊大小，在防雷器件線長(zhǎng)上下會(huì)產(chǎn)生電位毀控制設(shè)備。這是最理想的等電位防雷保護(hù)系統(tǒng)安裝方法。

如果改變一下接線方式，實(shí)施絕對(duì)的等電位連接，也可以有效避免雷電防護(hù)失敗。將a 點(diǎn)作為一個(gè)基礎(chǔ)接地點(diǎn)。從a點(diǎn)水平接到c 點(diǎn)和e 點(diǎn)（設(shè)備外殼接點(diǎn)），再從a 點(diǎn)豎直接到b點(diǎn)（接大地），那么，不論雷擊大小，在ab 線上產(chǎn)生的電位不能影響到后續(xù)的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備。

3 結(jié)束語

綜上所述,只要我們采取合理的防護(hù)措施,就能盡量減少雷電造成的危害,保證電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行,讓電力更好地為人類服務(wù)。

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