電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備防雷措施的探索

李毅楷

（廣東電網(wǎng)茂名信宜供電局，廣東信宜 525300）

電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備防雷措施的探索

李毅楷

（廣東電網(wǎng)茂名信宜供電局，廣東信宜 525300）

在電力事業(yè)不斷發(fā)展的影響下，電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備的防雷工作受到了越來越多人的關(guān)注。電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行防雷工作開展的主要目是將線路跳閘次數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，保證的電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。所以必須保證電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，減少雷擊提高供電的安全和穩(wěn)定。本文主要對電力系統(tǒng)設(shè)備防雷措施進(jìn)行分析，根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際狀況，針對性的提出一些措施，希望可以促進(jìn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。

電力系統(tǒng) 配網(wǎng)設(shè)備 防雷措施

雷電是自然界中存在的普遍現(xiàn)象，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了很大影響，常見影響是電力設(shè)備損壞、建筑安全存在安全隱患等。如果發(fā)生的雷擊力度較大，還會(huì)造成人員傷亡，對電力企業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須及時(shí)對雷電發(fā)生的類型和損害程度進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況，針對性的提出一些解決措施，保證電力西戎配網(wǎng)設(shè)備的安全。

1 常見雷電類型

1.1 感應(yīng)雷

電磁感應(yīng)雷和靜電感應(yīng)雷是感應(yīng)雷的主要形式。電磁感應(yīng)雷表示在雷電發(fā)生后，雷電流可以在周圍形成電磁場，導(dǎo)致周圍金屬導(dǎo)體產(chǎn)生雷電壓。靜電感應(yīng)雷表示雷電直接擊中地面后，地面上比較突出的建筑物會(huì)感覺到雷電，然后產(chǎn)生異性電荷。當(dāng)雷電和其他建筑物接觸放電后，就會(huì)在建筑物頂部聚集，影響感應(yīng)電荷的束縛力，然后以雷電形式傳播、產(chǎn)生雷電。

1.2 直擊雷

當(dāng)電場強(qiáng)度可以穿透空氣時(shí)，地面突出物就會(huì)在雷擊的作用下，產(chǎn)生放電現(xiàn)象，此種現(xiàn)象稱之為直雷擊。一般情況下，直接雷強(qiáng)度非常大，電壓可以達(dá)到幾萬伏或幾百萬伏，破壞性較強(qiáng)，產(chǎn)生此種現(xiàn)象的主要原因是雷云積存的大量能量在短時(shí)間內(nèi)釋放。

1.3 雷電波入侵

雷電波入侵表示利用架空線路和金屬管道傳導(dǎo)雷電，將雷電波引入室內(nèi)。此種現(xiàn)象的危害性較大，給人身和電器設(shè)備的安全造成了嚴(yán)重影響。

2 雷擊損壞電網(wǎng)設(shè)備的原理

圖1 單接地網(wǎng)、高低壓側(cè)裝避雷接線方式

圖2 穿刺避雷器

2.1 雷擊對架空裸導(dǎo)線的損害

當(dāng)雷直接擊中架空裸導(dǎo)線或感應(yīng)雷擊中架空裸導(dǎo)線時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)絕緣子閃絡(luò)現(xiàn)象，在連續(xù)電流電弧產(chǎn)生的電磁力作用下，可以從導(dǎo)線的方向快速移動(dòng)。當(dāng)電弧發(fā)生移動(dòng)時(shí)，弧根發(fā)生移動(dòng)，在弧根的作用下，弧腹也會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，借助熱應(yīng)力不斷向上空移動(dòng)，由于電弧弧根溫度較高，所以對導(dǎo)線產(chǎn)生了嚴(yán)重的損傷，弧腹溫度較低，一般不會(huì)對導(dǎo)線產(chǎn)生損傷。

2.2 雷電損壞配電變壓器的原理

雷電波和感應(yīng)雷發(fā)生時(shí)，可以產(chǎn)生幾十萬伏的電業(yè)，還可以對電壓進(jìn)行正逆變換，導(dǎo)致配電變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重的絕緣擊穿，嚴(yán)重時(shí)將造成火災(zāi)或爆炸。產(chǎn)生正逆變化電壓的原理如下：第一，正變換電壓。當(dāng)雷電入侵低壓電路后，沖擊電流會(huì)在配電變壓器作用下繞過低壓繞組，然后產(chǎn)生一定的感應(yīng)電勢能，導(dǎo)致高壓側(cè)中性點(diǎn)的點(diǎn)位不斷升高，增加了層間梯度電壓和匝數(shù)，產(chǎn)生電波入侵，發(fā)生高壓側(cè)感應(yīng)過電壓現(xiàn)象，將其稱之為正變換。第二，逆變化過電壓。當(dāng)雷電波從10kv側(cè)入侵時(shí)，產(chǎn)生避雷動(dòng)作，沖擊電流直接流經(jīng)接地電阻，發(fā)生壓降，如果壓降繞組中性點(diǎn)承受此壓降，就會(huì)增加中性點(diǎn)的點(diǎn)位；當(dāng)沖擊電流流過低壓繞組時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生磁通量。高壓繞組會(huì)根據(jù)變壓器匝數(shù)比確定沖電勢。由于高壓繞組形狀為星形，同時(shí)中性點(diǎn)不會(huì)直接接地，所以，高壓繞組中會(huì)產(chǎn)生脈沖電勢，但沒有沖擊電壓，在擊穿中性點(diǎn)絕緣的情況下，會(huì)發(fā)生繞組層間和匝間絕緣擊穿。發(fā)生的此種現(xiàn)象稱之為高壓側(cè)雷電波入侵，電磁感應(yīng)從低壓到高壓側(cè)產(chǎn)生的電壓現(xiàn)象稱之為逆變化。

2.3 雷擊損壞絕緣導(dǎo)線的原理

當(dāng)感應(yīng)雷或直擊雷產(chǎn)生的電壓直接施加在絕緣導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線絕緣子和絕緣層會(huì)出現(xiàn)擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象。一般情況下，被擊穿的絕緣層會(huì)呈現(xiàn)針孔狀，在周邊絕緣層及連續(xù)工頻電弧的作用下，不能正常移動(dòng)，弧根被固定在針孔位置時(shí)，就會(huì)發(fā)生燃燒，短時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線燒斷問題。

3 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)防雷措施

3.1 架空導(dǎo)線的防雷措施

進(jìn)行架空導(dǎo)線防雷操作時(shí)，可以利用避雷線進(jìn)行防雷工作，但是考慮到避雷線具有施工操作繁瑣、成本高等特點(diǎn)，很多防雷工作并沒有采用此種防雷操作。經(jīng)過對現(xiàn)階段雷電常發(fā)區(qū)域的實(shí)際狀況了解發(fā)現(xiàn)，很多地方較常使用安裝避雷針、加強(qiáng)桿塔接地等進(jìn)行防雷。

3.2 變壓器防雷操作

進(jìn)行電力配電變壓器防雷操作時(shí)，可以按照以下措施進(jìn)行操作：第一，使用配電器的個(gè)人或單位，可以只將將變壓器放置在配電室內(nèi)部，同時(shí)在變壓器所處的建筑物中設(shè)置避雷針，減少直擊雷的傷害，保證變壓器使用安全。第二，實(shí)施單地接網(wǎng)，可以在變壓器的高側(cè)位和地測位安裝避雷器。連接避雷器時(shí)，可以將變壓器器電壓中性點(diǎn)、避雷器接地線和變壓器的金屬外殼等連接在一起接地，具體操作如下圖1所示。第三，使用新型防雷變壓器進(jìn)行避雷。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，可以在低壓側(cè)設(shè)置平衡防雷型變壓器，利用繞組連線等方式實(shí)現(xiàn)變換，降低接地電阻電壓，保證接地電阻電壓可以和同一鐵芯產(chǎn)生相反的磁勢，同時(shí)相互間能夠抵消，減少高壓側(cè)雷擊，避免逆變換對電壓產(chǎn)生的傷害。

3.3 絕緣導(dǎo)線的防雷措施

進(jìn)行電力系統(tǒng)配網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，絕緣導(dǎo)線進(jìn)行的防雷措施主要包括以下幾個(gè)部分：第一，更換防雷型絕緣子。對于10kv的絕緣導(dǎo)線而言，一般不設(shè)置避雷線進(jìn)行防雷，可以利用新型防雷型絕緣子對原先使用的絕緣子進(jìn)行替換，同時(shí)利用玻璃鋼絕緣橫擔(dān)替換之前、之后的鐵橫擔(dān)，增加絕緣子的抗雷擊水平，同時(shí)降低工頻建弧率。第二，設(shè)置穿刺型避雷器。避雷器本體、空氣間隙和穿刺線夾是組成穿刺型避雷器的主要部分，如圖2所示。在穿刺避雷器的作用下，可以減少接地短路出現(xiàn)的故障。在遭受雷擊的作用下，如果氧化物避雷器出現(xiàn)損壞，直擊雷或感應(yīng)雷就會(huì)直接作用于導(dǎo)線，轉(zhuǎn)移了燃弧點(diǎn)，保證了導(dǎo)線安全。因此通常進(jìn)行巡檢作業(yè)時(shí)，必須對氧化物避雷器進(jìn)行全面檢查，減少跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)，保證供用電安全。第三，設(shè)置穿刺型避雷金具。穿刺型防雷金具是在雷電斷線基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出的一種疏導(dǎo)防雷裝置。目前，此種裝置對20kv以及下感應(yīng)雷后直擊雷防護(hù)具有很大作用。此種裝置最顯著的特點(diǎn)就是可以及時(shí)轉(zhuǎn)移燃燒點(diǎn)，雖然會(huì)出現(xiàn)工頻斷路現(xiàn)象，但是對出現(xiàn)線路燒斷故障的防護(hù)非常重要，可以保證線路的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

本文主要對電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備防雷措施進(jìn)行分析，首先分析了雷電類型，然后對雷電損壞配電器設(shè)備原理進(jìn)行闡述，最后針對性的提出變壓器防雷、架空裸導(dǎo)線防雷和絕緣導(dǎo)線防雷三種措施。由于防雷操作是電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行中最重要的事情，所以必須引起重視，保證供電操作的穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，進(jìn)行防雷工作時(shí)，還要根據(jù)防雷實(shí)際情況靈活變通，盡量選擇一些比較經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的方式急性防雷操作，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保證，促進(jìn)電力事業(yè)向長遠(yuǎn)的方向發(fā)展。希望本文的分析可以給相關(guān)研究人員提供參考。

［1］穆星亮.電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備防雷保護(hù)研究［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（02）.

［2］汪嬌嬌.電白縣10kV配電系統(tǒng)防風(fēng)防雷措施研究［J］.華南理工大學(xué)，2014，（11）.