變電站雷電防護與雷擊事故分析

李俊東

摘 要：雷擊事故對于變電站的影響是非常大的，雷擊屬于常見的自然災害，雷電形式是多種多樣的，包括球狀、片狀與線狀三種類型，雷擊電流幅值得持續(xù)時間并不長，僅僅只有十幾最多一百毫秒，雖然時間不長，往往會產生巨大的破壞。線狀雷電是致使變電站產生雷擊事故的主要因素，文章主要分析雷擊對于變電站運行的不良影響，并提出相應的解決對策。

關鍵詞：變電站；雷電防護；雷擊事故

大氣中發(fā)生云塊后，云塊中流動霧狀水顆粒會產生靜電，形成帶電云層，云層與云層之間由于摩擦問題會出現(xiàn)靜電，如果其中距離和電位差超過相應數(shù)值，就會出現(xiàn)放電問題，這就是我們經常談及的雷電，雷電形式是多種多樣的，包括球狀、片狀與線狀三種類型，雷電電流幅值是非常大的，其電流幅值往往會達到幾十到幾百Ka，但是電流幅值得持續(xù)時間并不長，僅僅只有十幾最多一百毫秒，雖然時間不長，往往會產生巨大的破壞。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，線狀雷電是致使變電站產生雷擊事故的主要因素，在各種因素的影響下，我國變電站防護措施并不健全，如果發(fā)生雷擊，往往會產生無法估量的后果。

1 雷擊效應與危害分析

在出現(xiàn)雷擊后，雷電電流會在短時間進入大地之中，而變電站中的輸電線路、導體、變配電設備、金屬管線是難以在短時間疏散電流的，積累的電荷量往往會高達數(shù)百千伏。在第一次放電之后，雷電還會出現(xiàn)多次放電，沿第一次放電通道進入變電站，之所以會產生該種問題，就是由于大氣云塊的放電方式屬于階躍式放電法，先驅放電早于主放電，因此，雷擊電流幅值會產生出高陡度增大的變現(xiàn)，并產生閃電雷電流脈沖，這會對附近的金屬導體帶來致命性影響。

在雷電電流的持續(xù)性破壞下，導體熱穩(wěn)定性會受到極大的影響，同時也會影響導體的機械強度，電磁感應過電壓以及靜電感應過電壓會致使輸電設備出現(xiàn)絕緣閃絡的問題，嚴重影響著電氣設備的正常功能，這是致使變電站運行產生二次事故的主要誘因。除此之外，瞬變脈沖電磁場也會嚴重影響變電站的通訊系統(tǒng)和電子系統(tǒng)，引起電力調度通信中斷問題與微機保護誤動問題。

2 變電站雷電防護措施分析

2.1 設置架空地線

設置架空地線是避免變電站受到雷擊的主要應對效果，相關法規(guī)規(guī)定，對于超過35kV的架空輸電線，必須要設置好架空地線，避免出現(xiàn)雷擊問題。

2.2 設置好避雷器

在變電站中安裝避雷器能夠吸收雷擊后出現(xiàn)的電磁感應過電壓以及靜電感應過電壓，可以有效降低雷擊二次事故發(fā)生率。

2.3 安裝避雷針

避雷針也是降低雷擊事故發(fā)生率的重點手段，在變電站中設置避雷針能夠避免直接雷擊對變電站的運行產生不良影響。在安裝避雷針之前，需要詳細調查變電站的地形地貌、占地面積、周圍建筑物分布情況以及建筑物的高度。在收集到這些資料之后，即可以此為基礎來計算避雷針安裝位置和安裝數(shù)量。一般情況下，對于戶外變電站，多將避雷針設置在鐵塔上，長度以1～2m為宜，直徑必須要大于20mm。

避雷針的原理很早以前就得到證明，而且通過了長期的運行實踐考驗。當避雷針上空大氣中出現(xiàn)帶電云塊時，大氣中出現(xiàn)的帶電云塊感應的電荷自大地向避雷針積累，避雷針可以形成尖端放電。

目前，市場中避雷針的規(guī)格是很多的，截止到目前為止，尚未有直接證據(jù)證明新型避雷針防雷效果優(yōu)于常規(guī)模式的避雷針，因此，在防雷設計工作中應該再三注意，使用常規(guī)避雷針即可滿足避雷需求。

3 變電站雷電防護接地措施分析

設置雷電防護接地措施能夠有效避免雷擊事故的發(fā)生，該種措施即應用技術手段將雷擊后產生的電流直接引入到大地中，判斷合格接地的原則是非常嚴格的，只有在出現(xiàn)直接雷擊，能夠避免由于電磁感應與靜電感應過電壓引起的危害，才能夠投入使用。國際上對于接地電阻設計值也有著明確的規(guī)定，其電阻值是不能夠超過10Ω的，接地電阻值與雷擊事故的阻止率是正比關系，電阻值越小，那么危害也就越小。

舉例來說，在雷電電流幅值與接地電阻分別在60Ω與30Ω的條件下，對地電壓為1800kV，在接地電阻值為10Ω的條件下，對低電壓為600kV，前者跨步電壓遠遠高于后者。為了避免雷擊事故對變電站產生毀滅性影響，必須要制定出科學合理的接地措施，避免由于不設計問題影響防護效果。

數(shù)據(jù)調查結果顯示，為了降低雷電事故發(fā)生率，可以采用等電位連接與聯(lián)合接地的防護方式，前者即將變電站中金屬導電物體相連，直接將其引入到接地體，后者即對于變電站使用同一的接地體，具體的接地電阻根據(jù)系統(tǒng)要求進行設計。一般情況下，變電站接地電阻以4Ω為宜，達到這一要求才能夠有效降低雷擊事故。

就現(xiàn)階段來看，我國的變電站形式多采用同一個接地體，不再采用單獨接地方式，看起來這種方式并不合理，實際上并非如此。舉例來說，如果雷電電流幅值是50千安，在應用聯(lián)合接地模式之后，接地電阻達到了4Ω，對地電壓是200kV，在遇到該種問題時，可以采用等電位聯(lián)結法，在采用該種方式之后，變電站中非帶電金屬導電物體對地電位會升高到200kV，此時，電源中性點會處在一個接地體之中，對地電位也會高達200kV，其電位差也是一樣的，并不會由于這種設計方式出現(xiàn)新電位差，這樣就不會出現(xiàn)電磁感應過電壓與靜電感應過電壓。

綜合以上分析得出，應用一個接地體，也能夠平衡電壓，避免出現(xiàn)新電位差，這即可有效避免電磁感應過電壓與靜電感應過電壓，降低雷擊事故發(fā)生率。

4 結束語

總而言之，雷擊事故對于變電站的影響是非常大的，雷擊屬于常見的自然災害，雖然無法避免雷擊的產生，但是可以采用相應的對策減小雷擊事故對于變電站的不良影響，這可以采用安裝避雷針、避雷器以及架空電線的方式。此外，在日常管理工作中，還要做好維護，遵循“早發(fā)現(xiàn)、早處理”的原則，減少事故發(fā)生率。

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