淺析水電站防雷設施的重要性

摘 要：在我國，水電站已成為各大電網(wǎng)的主要電源，發(fā)揮著發(fā)電、防洪、航運、供水等綜合利用效益，水電站運行中雷電過電壓嚴重的威脅和考驗著電氣設備的絕緣。采用避雷器限制雷電過電壓對電力系統(tǒng)安全運行有著十分重要的作用。

關鍵詞：防雷措施；安全

中圖分類號：TV53 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0094-02

避雷器分為閥型避雷器和管型避雷器兩大類，閥型避雷器又分為有間隙和無間隙兩種。

有間隙閥型避雷器的基本元件是火花間隙和以碳化硅或氧化鋅為主要原料的非線性電阻片（又稱為閥片）；無間隙閥型避雷器的基本元件只有閥片，它的材料主要是氧化鋅或其它金屬氧化物。閥型避雷器的保護性能比管型避雷器好。

金屬氧化物避雷器在市場上已占主導地位。

金屬氧化物避雷器是以氧化鋅閥片為主體的新型避雷器，該閥片具有良好的非線性伏安特性和陡波響應特性。可有效的扼制雷擊過電壓。金屬氧化物避雷器分有間隙（串聯(lián)或并聯(lián)）和無間隙兩種：有間隙金屬氧化物避雷器主要由閥片與放電間隙串聯(lián)（或并聯(lián)）組成，內(nèi)部有隔弧絕緣筒，整個結(jié)構(gòu)密封于瓷套內(nèi)。正常工作電壓下，間隙不放電，電壓加在主閥片和并聯(lián)閥片上，閥片的實際荷電率很低，運行安全可靠。無間隙金屬氧化物避雷器，消除了因間隙擊穿特性變化造成的影響，保護特性僅由沖擊電流通過時產(chǎn)生的壓降（殘壓）所決定，其非線性電阻片單位體積吸收能量大，還可并聯(lián)使用，吸收能量能力成倍提高，可有效地限制電力系統(tǒng)的大氣過電壓和操作過電壓。

金屬氧化物避雷器（簡稱MOA）是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型避雷器，主要有無間隙、帶串聯(lián)間隙和帶并聯(lián)間隙三種結(jié)構(gòu)型式，它采用氧化鋅閥片（ZnO），該種閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，正常運行電壓流過碳化硅閥片的電流達數(shù)十至幾百安而流過氧化鋅閥片的電流只有幾微安，35kV及以上的氧化鋅避雷器都設計有防爆裝置，當元件內(nèi)部發(fā)生閥片擊穿和閃絡時，內(nèi)部氣壓瞬時升高，此時薄弱環(huán)首先破壞，元件內(nèi)部的高壓氣體沿著排氣導弧孔很快轉(zhuǎn)移到外部，從而防止避雷器爆炸。

1 水電站電氣接地裝置在防雷中重要環(huán)節(jié)

在水電站的正常運行過程中，必須建設完善的接地裝置和避雷系統(tǒng)。接地裝置是接地線和接地體的合稱。接地是指電氣設備的某一部分通過接地裝置與大地作良好的連接，而直接與土地粘接在一起的金屬體或連接在一起多過金屬體組，就稱為接地體或接地級。

接地體的分類有：①按布置方式分：外引式接地體與環(huán)形接地體，水電站的接地體大部分敷設成環(huán)形。②按結(jié)構(gòu)分：自然接地體和人工接地體，水電站一般采用人工接地體。③按形狀分：管狀形、帶形和環(huán)形。

接地按其不同的作用分為：①工作接地在正常運行和事故情況下，為了保證電氣設備可靠運行而按電力系統(tǒng)的要求必須在某一點進行接地，這就是工作接地。②保護接地為防止因電氣設備絕緣損壞而遭受的觸電危險，保護人身安全。將金屬外殼或構(gòu)架同接地體之間做良好的連接。③重復接地將零線上的一點或多點與接地體的連接，通過重復接地來降低當電氣設備漏電時的對地電壓，減輕相線或零線接錯或斷線造成的對設備、人身的危險，加快保護動作，縮短故障時間。④接零將金屬外殼或構(gòu)架與中性點直接地系統(tǒng)中的零相連接，通過接零，當發(fā)現(xiàn)接地斷路時須保護迅速動作。

2 水電站遭雷擊造成的危害性

水電站的春夏季是雷擊發(fā)生的高峰期，已經(jīng)發(fā)生了很多起怵目驚心的雷擊事故。先是電站遭雷擊后又發(fā)生火災，還有防雷設施不當、老化、損壞的而變成引雷的，慘重的損失、深刻的教訓擺在那里；這不是天災，這是完全是“人禍”。如果在訊期來臨前安裝上優(yōu)質(zhì)的防雷設備，其成本也不過只是5000萬kW以上中型水電站投資成本九牛一毛都不到，占不到1%的成本，就能保證水電站的安全運行了；電站的防雷設施究竟做得認真還是馬虎，春夏兩季是雷擊高發(fā)期，更是檢驗防雷設施好壞的一個標準，看來大自然這個“高高手”——“雷擊現(xiàn)象”偶然成為了檢驗防雷設施是否過硬的“標準了”。

660kV李家變電站屬于撫順縣農(nóng)電局，2005年6月23日才投入運行。7月14日就發(fā)生停電事故，隨著一道強烈的閃電后的一聲巨響，66kV水南線水電站側(cè)開關跳閘，李家變電站全停電，經(jīng)檢查為李家變66kV電壓互感器C相發(fā)生了爆炸，調(diào)度命令將李家變66kV進線隔離開關拉開將李家變退出運行，并于23時50分恢復水南線送電。

7月15日，檢查出66kV母線避雷器A、B相計數(shù)器多次動作，C相避雷器計數(shù)器未動作，避雷器外觀無損傷。66kV電壓互感器C相爆炸并使其與隔離開關之間的連接導線搭接在支架槽鋼上。將66kV電壓互感器至隔離開關引線拆出后請示調(diào)度與12時40分試送主變，試送后發(fā)現(xiàn)主變聲音異常，并發(fā)現(xiàn)主變中性點避雷器動作并冒煙損壞，將主變停運，并將中性點避雷器及其引線拆下。經(jīng)判斷主變可能存在問題，決定更換主變。

在15日下午16時至16日早晨6時將一臺2500kVA舊變壓器替換愿主變，匯報調(diào)度后在6時47分進行送電，在操作的過程中，接到蘭山變的值班員報告，發(fā)現(xiàn)66kV水南線距蘭山變不遠的一處桿塔引流燒斷，在76號桿塔處，及時匯報了調(diào)度。直到下午14時又一次進行李家變的送電，待送到10kV母線后，檢查10kV母線電壓顯示異常，判斷為缺相，用驗電器檢查后發(fā)現(xiàn)66kV水南線B相無電，水南線B相導線仍有斷線處。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)水南線128號桿B相引流燒斷，修復后于16日21時27分再一次給李家變送電，送電后水電站側(cè)發(fā)現(xiàn)B相接地，按調(diào)度令將李家變進線隔離開關拉開。

17日中午11時由于臨時安裝的主變防爆桶閥門噴油，決定將蘭山變的主變調(diào)至并與18時50分安裝完畢。水南線經(jīng)巡線后未發(fā)現(xiàn)接地，查找到故障點為66kV南章黨變電站一側(cè)66kV水南線出口避雷器B相被擊穿造成接地，處里完畢后李家變恢復送電。從事故全停到恢復送電李家變電站共計停電約92h。

本次雷電災害造成的停電事故是一起多個故障點的復雜事故，共有4處由雷害造成的線路、設備損壞。①66kV李家變電站電容式電壓互感器（型號為TYD-66/√3）C相爆炸。②66kV水南線76號桿塔引流線燒斷。③66kV水南線128號桿塔引流燒斷線。④66kV南章黨變電站水南線出口避雷器B相擊穿接地。還有由于送電操作而引起的變壓器中性點避雷器損壞。對變壓器損壞的誤判。

水電站遭雷擊損失嚴重，少則損失幾萬元，多則幾十萬，電站事故從另一個方面敲響了防雷設施必須做好的安全警鐘；電站對裝防雷設施的工作一定要下硬功夫；每年對防雷設備的維修、更換、安裝一定要做到位，這個工作不要忽略了，安全要牢記在心中。

在避雷器的檢修中，氧化物避雷器一般無法在現(xiàn)場進行檢修，通常做法是更換。在避雷器的故障中表現(xiàn)最為突出的是絕緣電阻降低、泄漏電流增大和避雷器爆炸事故，有這些原因：①受潮。受潮原因主要是由于結(jié)構(gòu)密封不良，瓷套管由于外力撞擊或質(zhì)量原因出現(xiàn)裂紋，外部的潮氣通過這些薄弱環(huán)節(jié)侵入內(nèi)腔而使絕緣下降。每年春季的檢查中都有部分避雷器因受潮而退出運行。②火花間隙絕緣老化。③并聯(lián)電阻老化或損壞后失去功能導致避雷器損壞。④瓷套表面污染。⑤制造質(zhì)量不良，造成避雷器特性變壞或擊穿。

運行多年普通閥型的避雷器，當試驗不符合要求時，應解體維修。有以幾步驟：①避雷器解體后將其所有內(nèi)部原件拆開檢查維修。②清理火花間隙。③整理非線性電阻，干燥后進行挑選。④檢查、烘干閥片后配組。⑤檢查瓷套、密封膠圈和壓緊彈簧。⑥避雷器裝復。⑦進行密封試驗。⑧充氮（如果需要的話）。⑨修復后試驗。

電氣接地網(wǎng)的檢修周期：①主接地網(wǎng)，每五年檢查測量接地電阻一次。②電氣設備的接地電阻檢查測量兩年一次。③各屏柜、金屬外殼的接地電阻檢查測試一年一次。④各種防雷保護的接地裝置檢查測試一年至少一次。⑤發(fā)生接地故障后，對流經(jīng)短路電流的接地裝置進行檢查試驗。⑥10kV級以下線路變壓器，工作接地裝置接地電阻兩年測量一次。

接地裝置常見得故障：①接地網(wǎng)中零線帶電。a.供電線路上有電器設備的絕緣破損致使漏電，保護裝置沒有動作。b.供電線路上有一相接地，線路保護沒有動作。c.個別電氣設備漏電、三相負荷不平衡時出現(xiàn)較大的單相負荷，此時，恰逢零線斷裂。d.變壓器低壓側(cè)工作接地接觸不良，電阻增大且三相電流不平衡，電流超過允許值。e.高、低壓串電，產(chǎn)生靜電感應。f.在接零電網(wǎng)中，采用保護接地的個別電器設備絕緣破損致使漏電。②外力破壞。如施工挖斷、被盜等。③施工時就有的假焊、接地網(wǎng)長期外露。④經(jīng)過一段運行時間后，接地網(wǎng)接地電阻超過規(guī)定值。⑤接地體銹蝕。它包括室外出線桿塔接地引下線、埋入地下的接地網(wǎng)引出線和接地網(wǎng)。

接地裝置檢修：①接地體的日常巡視。②接地體的檢修。a.銹蝕的處里。b.外力破壞、假焊和接地網(wǎng)外露的處理。③還有主接地網(wǎng)的更換。這些防雷擊的保護設施都要及時做好檢修更換工作。

收稿日期：2018-9-19