淺談西山110 kV 變電站的防雷保護(hù)

岳 洋

(西山煤電(集團(tuán))發(fā)電分公司，山西 太原 030053)

西山煤電集團(tuán)公司電力網(wǎng)由36 個35 kV 變電站，5 個110 kV 變電站構(gòu)成。其中，5 個110 kV 站處于電網(wǎng)的樞紐位置，關(guān)系著整個西山礦區(qū)的用電需求。由于地域問題，各樞紐變電站通常選址在遠(yuǎn)離居民聚集、地勢相對偏高的山嶺地區(qū)，導(dǎo)致變電站容易受到雷電影響，每年因此而導(dǎo)致線路多次跳閘，影響礦井正常生產(chǎn)和居民的日常生活。

為確保安全降低雷擊發(fā)生后的停電損失，一般輸變電系統(tǒng)的防雷措施主要有:110 kV 及以上輸電線路架設(shè)避雷線、戶外變電站設(shè)置避雷針、室內(nèi)變電站在屋頂安裝避雷帶、變電站內(nèi)安裝避雷器。有了上述保護(hù)措施，變電站內(nèi)設(shè)備受雷擊損壞的幾率降低。

1 線路側(cè)的防雷

1)110 kV 線路沿線都架設(shè)有避雷線，可以有效地將雷電引入大地起到保護(hù)作用。

2)降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時的電位升高，從而提高其耐雷水平和降低雷擊跳閘率。

3)選擇性地在重雷區(qū)線路段、桿塔加裝線路避雷器，使雷電就地釋放，從而保護(hù)線路。

4)雷雨季節(jié)加強巡視線路及時處理隱患。

5)通過裝設(shè)自動重合閘，使得大多數(shù)雷擊造成的沖擊閃絡(luò)在線路跳閘后能夠自行消除。

2 變電站一次側(cè)的防雷

1)雷電直擊變電所及線路產(chǎn)生的雷電波是變電站遭受雷害的主要來源。

2)變電站的直擊雷保護(hù)。為了防止雷直擊變電所，一般采用避雷針或避雷線，同時要求所保護(hù)物體處于避雷針和避雷線的保護(hù)范圍之內(nèi)，且避雷針和避雷線在雷擊時不得對被保護(hù)物體發(fā)生反擊。

例如:對西山煤電胡巖刁110 kV 變電站進(jìn)行保護(hù)時，采用等高避雷針聯(lián)合保護(hù)要比單針保護(hù)范圍大。因此，為了覆蓋本站，采用4 支避雷針。被保護(hù)變電站占地6 540 m2，4 個角裝有4 根避雷針30 m。

3)變電站對入侵波主要采用避雷器保護(hù)。

西山煤電集團(tuán)公司的5 個110 kV 變電站現(xiàn)使用氧化鋅避雷器對110 kV 母線進(jìn)行防雷保護(hù)(例如杜兒坪Y10W－102/266、屯蘭Y10WZ－100/260 等)。

氧化鋅避雷器是目前國際上理想的過電壓保護(hù)器，它采用氧化鋅電阻為主要原件，與傳統(tǒng)的碳化硅避雷器相比，改善了電阻片的伏安特性，提高了通流能力，可以做成無間隙避雷器。因此，它帶來了電器結(jié)構(gòu)特點的根本變化。當(dāng)避雷器在正常工作電壓下，流過避雷器的電流僅是微安級;當(dāng)遭受過電壓時，避雷器優(yōu)異的非線特性發(fā)揮了作用，流過避雷器的電流達(dá)數(shù)千安培，避雷器處于導(dǎo)通狀態(tài)釋放過電壓能量，從而防止了過電壓對輸變電設(shè)備的侵害。

4)變電站進(jìn)線段的防護(hù)。對于西山煤電110 kV全線架設(shè)了避雷線的線路，在進(jìn)線段內(nèi)應(yīng)減小保護(hù)角，并使進(jìn)線段線路有較高的耐雷水平。這樣可以減少直擊雷形成侵入波的概率，削弱侵入波的陡度，降低侵入波的幅值，并限制流入避雷器的雷電流。

5)變壓器的防雷。西山煤電110 kV 變電站均采用三繞組變壓器。保護(hù)變壓器首先要在靠近變壓器一、二次側(cè)設(shè)置站用型避雷器，這樣能夠預(yù)防因雷電的侵入而破壞線路的絕緣功能。同時，避雷器的安裝要靠近變壓器，并降低線路的長度，主要是為了避免雷電在線路上的過多壓力。避雷器的接線要和變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中心點相連接，當(dāng)雷電使避雷器動作時，作用在一次側(cè)主絕緣上的電壓只剩下避雷器的殘壓，最終避免雷電對變壓器的損壞。

3 變電站二次側(cè)的防雷

3.1 雷電侵襲變電站二次設(shè)備的路徑

1)由站用變傳入的遠(yuǎn)端雷擊經(jīng)由交流母線進(jìn)入直流屏，進(jìn)入二次設(shè)備。

2)雷電經(jīng)由外場設(shè)備進(jìn)入交直流母線，分散到各用電設(shè)備;雷電經(jīng)由GPS 接收天線和無線微波，經(jīng)天饋通道分散到二次設(shè)備。

3)雷電可造成電磁感應(yīng)和地電位反擊。

3.2 變電站二次側(cè)防雷采取的主要措施

1)將與電子設(shè)備屏柜和裝置相連的控制信號電纜、電流、電壓回路電纜均采用屏蔽電纜，且金屬保護(hù)層均應(yīng)兩端接地。各高壓柜以及端子箱接地良好，與主控室通過專用接地銅纜相連。

2)天饋通道天線的排布要避免與金屬水管等可能放電的管線平行分布，并加裝射頻信號保護(hù)器。

3)在變電站站用系統(tǒng)防雷上在380 V 用電輸入端加裝一級和二級防雷器。為二次設(shè)備提高交流電源的UPS 輸出上加裝交流二級防雷器。

4)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)RS485、RS422、FDK/CAN 等通信口上加裝信號防雷器，防止過電壓導(dǎo)致設(shè)備集成電路芯片損壞，光纖傳輸?shù)墓饫|要接地良好。

5)在電子設(shè)備的電源線、信號線I/O 端口上安裝相應(yīng)的電涌保護(hù)器(SPD)，從而提高設(shè)備端口的抗雷電過電壓沖擊的能力。

4 避雷器

避雷器在西山煤電110 kV 變電站的防雷保護(hù)中起著重要的作用，要求檢修人員做好避雷器的日常檢查與維護(hù)工作。檢查避雷器套管表面污穢情況并及時清掃;檢查避雷器引下線有無燒傷斷股現(xiàn)象及時處理;檢查避雷器的瓷套管有無裂紋，破損和放電痕跡，必要時停電處理;雷電后注意檢查雷電記錄器動作情況，每年在雷雨季節(jié)到來之前進(jìn)行預(yù)防性試驗。

5 防雷新技術(shù)

雷電預(yù)警技術(shù):通過衛(wèi)星、雷達(dá)以及一些其他雷電探測器在雷電發(fā)生前預(yù)報發(fā)生雷擊的可能性。

雷電定位系統(tǒng):根據(jù)大范圍實時遙測雷閃的時間、地點、雷電流幅值、極性與回?fù)舸螖?shù)，供值班調(diào)度人員參考雷電動態(tài)圖，及時掌握雷電活動軌跡。

新型避雷針的使用。西山110 kV 變電站已逐步更換為環(huán)形鋼管避雷針?biāo)?。其防雷原?雷電流接閃器是一條無感性、低阻抗的金屬內(nèi)導(dǎo)體引下線，把接閃后的雷電電流輸送到大地，并使被保護(hù)的天線鐵塔或建筑物不發(fā)生側(cè)擊和帶電。在大多數(shù)的情況下，靜電場電纜的沖擊小于鐵塔阻抗的1/10，避免了建筑物或鐵塔帶電，消除閃雷，限制入地雷電流強度，使被保護(hù)設(shè)備減少反擊和感應(yīng)過電壓的危害。

避雷器在線監(jiān)測儀的主要作用是遠(yuǎn)程監(jiān)測避雷器的狀態(tài)，與氧化鋅避雷器配套使用，串聯(lián)在避雷器接地回路中，在控制室直接通過自動監(jiān)測報警儀觀察避雷器泄漏電流大小并超標(biāo)報警。

6 結(jié)束語

西山煤電集團(tuán)公司現(xiàn)行的微機(jī)自動化程度不高，而西山各110 kV 變電站作為西山煤電的主要電網(wǎng)樞紐，很多事故都是由雷電過電壓所引起，因此，應(yīng)引起工作人員的重視并采聚相應(yīng)的防雷保護(hù)。變電站防雷保護(hù)是一個綜合性課題，需要在各個環(huán)節(jié)加強管理，積累經(jīng)驗，及時發(fā)現(xiàn)隱患，使防雷保護(hù)系統(tǒng)可靠，保證變電設(shè)備的安全運行。

［1］ 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分［M］.北京:中國電力出版社，2009:12－17.

［2］ 周澤存，沈其工.高電壓技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2007:15－20.

［3］ 李先彬.電力系統(tǒng)自動化［M］.北京:中國電力大學(xué)出版社，2007:77－79.

［4］ 銀錢其.110 kV 變電站典型設(shè)計［J］.江蘇電機(jī)工程，2007，26(5):59－62.