變電站雷擊事故及雷電防護措施分析

徐建寧,羅 偉,龍振興

（廣西壯族自治區(qū)防雷中心, 南寧 530022）

雷電現(xiàn)象在我國的出現(xiàn)相當頻繁，雷電災害所造成的社會經濟損失及影響非常的大，雷電現(xiàn)象，向來也都是影響電力系統(tǒng)是否安全以及相關設備是否可以穩(wěn)定持續(xù)運行的一個重要因素，所以對于那些位于雷電現(xiàn)象頻繁發(fā)生的地理位置內的電力設備來說，雷電的防護措施就顯得至關重要。

1 變電站雷擊事故分析

廣西某縣供電局擁有35kV和110kV兩種類型的變電站，而這些變電站都處于戶外較為空曠的地理位置，所采用的雷電防護措施多以獨立接閃桿、鐵塔和浪涌保護器為主，而對于變電站的戶外照明方面則主要采用探照燈。2006年7月雷電直接擊中了其中一座35kV變電站里用于接閃的鐵塔，導致變電站中眾多自動化設備裝置的電源板遭受了嚴重損壞。該事故是廣西有史以來最為嚴重的一次由自然災害所造成的變電站事故，它使整個變電站處于了無保護的狀態(tài)下運行。

為了明確此次雷擊事故的原因，做好防護措施，對變電站的雷擊事故進行調查，發(fā)現(xiàn)用于照明的大多數(shù)探照燈都安裝在用于獨立接閃的鐵塔上?？梢苑治龅玫剑纂娭苯咏娱W于鐵塔，極大的雷電流在通過鐵塔泄入大地的過程中，會在安裝在鐵塔上的探照燈電源線上產生非常高的感應過電壓，進而通過電源線進入室內，而變電站里各種通過電源線路相連通的眾多自動化的設備裝置的電源板，極易被該強大的感應過電壓損壞，造成嚴重的雷擊事故。

2 變電站雷擊效應和危害分析

2.1 雷電現(xiàn)象發(fā)生的原理

在大氣中出現(xiàn)云塊之后，通過相互摩擦會使云塊中快速流動的霧狀水顆粒產生靜電感應，從而形成帶電的云層。帶電云層之間通過相互之間的摩擦會產生靜電反應，與之相像的帶電云層與地面之間也會通過摩擦產生靜電反應。一旦不同帶電的云層之間以及云層和地面之間發(fā)生的靜電反應所產生的電位差等一系列會導致放電現(xiàn)象的發(fā)生的相關要素達到并超過臨界點，天空中就會發(fā)生自然界中常見的雷電現(xiàn)象。

2.2 變電站雷擊效應及危害

變電站系統(tǒng)中，各個系統(tǒng)是相互關聯(lián)的統(tǒng)一整體。如果發(fā)生雷擊事故，強大的雷電電流（數(shù)十到數(shù)百kA）會瞬間侵入大地，這個時候，由于地面上的各項用于生產或保護生產的電子設備及設施，如果由于設計不科學或接地措施不完善等因素而導致無法實現(xiàn)對感應電荷迅速、安全、有效的泄流，雷擊所產生的靜電壓則通過過電壓使感應電荷快速達到數(shù)百千伏，無法及時的泄流最終會引發(fā)嚴重的雷擊事故。

并且，對于雷擊現(xiàn)象而言，在一次放電之后并不會立刻停止放電，而是后續(xù)放電的方式以三次、四次乃至二十多次的頻率沿著第一次放電的通道放電。從而引發(fā)第一次放電之后的后續(xù)危害。之所以有如此高的后續(xù)放電頻率的原因是：大氣云塊是通過階躍形式向大地放電，先驅放電會出現(xiàn)在主放電之前，這會使雷擊電流的幅值、陡度特別的大，也就是說，將會產生一系列相關的雷電流脈沖，在強大的瞬間脈沖磁場的影響下，附近金屬導體感應到的電磁感應過電壓也會瞬間增大。同時，無論是電磁感應過電壓還是靜電感應過電壓都會引發(fā)輸電設備絕緣閃絡問題，導致電氣設備絕緣功能遭受損壞，從而，引發(fā)雷擊效應的二次事故。

3 變電站雷電防護措施

3.1 變電站雷電防護基本措施

3.1.1 安裝架空地線

該方法的基本操作就是將架空地線架設在架空輸電線的上部，并且充分的做好接地。目前而言，減少甚至避免架空輸電線路遭受雷擊，較為有效的方法之一莫過于安裝架空地線。對于大多數(shù)變電站而言，架空輸電線在35kV以上的都應該進行架空地線的安裝措施。

3.1.2 安裝電涌保護器

電涌保護器防止雷擊事件的原理就是通過電涌保護器對變電站發(fā)生雷擊之后產生的過電壓進行限制并分泄電涌電流，降低雷擊后二次事故的發(fā)生和損害。因此，在變電站電源線路和各設備端安裝一級甚至多級的電涌保護器，可以大大的預防和減少發(fā)生雷擊事故之后的二次雷擊事故發(fā)生。

3.1.3 安裝獨立接閃桿（鐵塔）

安裝獨立接閃桿（鐵塔）的根本目的是防止變電站遭受直接雷擊。對于戶外的變電站而言，為了防止直接雷擊，全部都應裝設獨立接閃桿（鐵塔）用以保護。在進行戶外變電站獨立接閃桿（鐵塔）的安裝之前，應該對變電站的各種相關情況進行調研，如變電站的占地面積，變電站周圍的建筑物分布情況和高度以及變電站建設的地形地貌，在充分了解清楚這些相關信息之后，進行雷電防護設計以準確的計算獨立接閃桿（鐵塔）的安裝數(shù)量，設計出科學有效的獨立接閃桿（鐵塔）安裝位置。

3.2 變電站雷電防護措施的接地

所謂變電站雷電防護措施接地主要目的是減少事故的發(fā)生幾率，使用科學有效的雷電技術方法，做到設備設施在遭受雷擊后，將其產生的數(shù)十乃至數(shù)百千安的大電流迅速有效的泄流到大地。在發(fā)生直接雷擊之后，合格的接地應該能夠有效防止雷擊產生的電磁感應電流和靜電感應電流所引發(fā)的危害。統(tǒng)計表明，等電位連接和聯(lián)合接地是有效防護變電站雷電災害發(fā)生的有效方式。為了防止雷擊事故危害的擴大化，已經在使用的舊變電站應該充分的做好各雷電防護措施的接地檢查工作，并且也要對之前設計得不夠科學的地方改進完善，確保變電站內各類雷電防護的接地措施與現(xiàn)行的設計規(guī)范的參數(shù)要求都保持同步。

4 結論

防雷接地技術不僅是電氣安全工程技術的一方面，更是電氣安全工作的重中之重，變電站作為電力供電系統(tǒng)的重要樞紐，雷擊的事故的發(fā)生會嚴重影響千家萬戶的工作和生活，因此，變電站的雷電防護措施所進行的設計、雷電防護裝置的安裝以及對各種防護措施的維護等各個環(huán)節(jié)都至關重要，預防為主，給予足夠的重視，才能盡可能的減少類似事故的再次發(fā)生。

[1]虞吳.現(xiàn)代防雷技術基礎[M].北京：清華大學出版社,2006，55(79):45-47.