110kV變電站綜合防雷措施研究

劉文煌

摘? ?要：電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，雷擊是影響其安全運(yùn)行的重要因素之一，當(dāng)下電力企業(yè)也將變電站綜合防雷作為確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、減少經(jīng)濟(jì)損失的重要措施。為保證110 kV變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為人們提供更加可靠的電力服務(wù)，電力企業(yè)需做好110 kV變電站綜合防雷措施。文章通過(guò)對(duì)110 kV變電站雷害的成因與防雷原則進(jìn)行分析，進(jìn)而提出綜合防雷措施，希望為我國(guó)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：110 kV變電站;雷擊;防雷措施;避雷針

110 kV變電站在電力系統(tǒng)中是十分重要的組成部分，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行具有重要影響，一旦變電站遭受雷擊，就會(huì)使其穩(wěn)定性、安全性下降，對(duì)人們的正常用電造成一定影響。110 kV變電站雷害的成因也有很多，比如沖擊電壓、熱效應(yīng)等，需要通過(guò)避雷線、避雷針等多種措施進(jìn)行防護(hù)，降低雷擊對(duì)110 kV變電站造成的影響。

1? ? 110 kV變電站雷害成因分析

1.1? 沖擊電壓

110 kV變電站遭受到雷擊后，在雷電流高峰值的沖擊下，會(huì)形成沖擊電壓，電力設(shè)備的絕緣會(huì)被擊穿，導(dǎo)致短路的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備造成毀滅性的損害，比如火災(zāi)的發(fā)生。

1.2? 熱效應(yīng)

當(dāng)110 kV變電站受到雷擊之后，在短時(shí)間內(nèi)雷電能力會(huì)被釋放，形成高熱效應(yīng)，設(shè)備的金屬部位也會(huì)發(fā)生氧化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)[1]。

1.3? 機(jī)械應(yīng)力

除了熱效應(yīng)，雷電能量還會(huì)表現(xiàn)為熱電流的機(jī)械效應(yīng)，這設(shè)備會(huì)在應(yīng)力下出現(xiàn)扭曲等問(wèn)題，對(duì)電力企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.4? 雷電反擊

當(dāng)出現(xiàn)雷電反擊后，設(shè)備的絕緣性能會(huì)受到影響，有可能擊穿絕緣體引發(fā)爆炸、火災(zāi)等危險(xiǎn)事故。

1.5? 雷電波侵入

雷電波有一個(gè)很大的影響，能對(duì)110 kV變電站的設(shè)備造成影響，使得設(shè)備發(fā)生短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)爆炸或者火災(zāi)等情況，因此，要對(duì)雷電波進(jìn)行有效的限制，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

2? ? 變電站防雷原則

2.1? 對(duì)直擊電保護(hù)不留死角

在電力系統(tǒng)中使用較為廣泛的是避雷針、避雷線等，以此防范直擊雷電帶來(lái)的影響。將避雷針安裝在變電站內(nèi)部，并且將避雷線沿著變電站進(jìn)線與出線段進(jìn)行架設(shè)，有效降低雷擊對(duì)變電站內(nèi)部設(shè)備造成的影響，減少設(shè)備的損害，從而降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2? 加強(qiáng)沿輸電線路傳雷電侵入波的防護(hù)

變電站內(nèi)部設(shè)備在雷擊的影響下發(fā)生損害的主要原因是雷電侵入波。因此，在設(shè)計(jì)變電站時(shí)，要將金屬氧化物避雷器科學(xué)加設(shè)在變電站中，來(lái)有效防護(hù)雷電侵入，降低對(duì)設(shè)備造成的損害。此外，將母線避雷器加裝在站內(nèi)母線上，來(lái)有效限制入侵雷電波的電壓幅值，防止對(duì)設(shè)備造成損害。

2.3? 構(gòu)筑完善接地網(wǎng)

不同的防雷裝置被設(shè)置在變電站內(nèi)，能對(duì)雷電流進(jìn)行有效的捕獲，捕獲的雷電流在接地網(wǎng)絡(luò)的幫助下，安全的通入大地。為防止在雷電直擊變電站設(shè)備后產(chǎn)生的雷電流出現(xiàn)瞬間高壓情況，需將雷電流安全的引入大地合理泄流[2]，以對(duì)變電站相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。

3? ? 110 kV變電站綜合防雷措施

3.1? 避雷線

在進(jìn)行110 kV變電站綜合防雷措施時(shí)，以疏導(dǎo)為主，避開(kāi)雷電波對(duì)變電站設(shè)備造成的損害[3]。我國(guó)目前110 kV的線路通常都是架設(shè)在鐵塔上，因此，要提升鐵塔的抗雷擊能力，確保鐵塔的雷電波疏導(dǎo)能力。避雷針的設(shè)置要科學(xué)、合理，確保接地阻值控制在合理的范圍，一般為8 Ω以上，10 Ω以下，保證避雷線懸掛的高度符合相關(guān)的要求，提升鐵塔塔身的穩(wěn)固性。

3.2? 避雷針

避雷針能對(duì)110 kV變電站的戶外設(shè)備進(jìn)行有效的防護(hù)，降低雷擊造成的損害。在安裝避雷針時(shí)，位置的確定十分重要，通常都會(huì)將其安裝在110 kV變電站鐵桿上，也可以將其設(shè)置在照明塔上。對(duì)避雷針進(jìn)行裝設(shè)時(shí)，對(duì)鐵桿也有很高的要求，要確保其具有良好的接地裝置，將該裝置的溢流電阻控制在10 Ω以下，通過(guò)避雷線的裝設(shè)對(duì)變電站與終端桿之間的一檔線進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)最終的選擇為避雷針時(shí)，要確保接地裝置溢流電阻在5 Ω以下，并且變電站接地回路與避雷針不能連接在一起。

在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)，避雷針對(duì)鄰近的鐵桿、設(shè)備等進(jìn)行雷電反擊問(wèn)題，因此，還需滿足一個(gè)條件：S≥0.1 h+0.3 Ri。式中，h與Ri分別代表接地沖擊電阻與變電站鐵桿或者設(shè)備的高度。同時(shí)也對(duì)避雷針與鐵桿或者設(shè)備之間的空氣間隙有一定要求，要求距離S控制在5 m以上，也對(duì)避雷針與變電站接地裝置之間的距離有很大的要求，確保其距離控制在3 m以上。相關(guān)的距離如圖1所示。

3.3? 氧化鋅避雷器的安裝

目前在眾多的防雷設(shè)備中，氧化鋅避雷器是較為先進(jìn)的設(shè)備，該設(shè)備是過(guò)電壓保護(hù)電器，能發(fā)揮限壓保護(hù)的效果。氧化鋅避雷器在應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)施保護(hù)動(dòng)作時(shí)，主要是通過(guò)對(duì)雷電流的泄放實(shí)現(xiàn)的，要求泄放的時(shí)間控制在100 μs，在完成泄放工作后能再次進(jìn)行動(dòng)作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電沖擊的連續(xù)保護(hù)效果。在實(shí)際應(yīng)用中，氧化鋅避雷器也有一個(gè)缺陷，就是保護(hù)的范圍較小，所以，該設(shè)備在進(jìn)行綜合防雷時(shí)，一般會(huì)將其應(yīng)用到變電站站內(nèi)設(shè)備的保護(hù)中，提升實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3.4? 防浪涌保護(hù)器的安裝

防浪涌保護(hù)器的安裝能起到良好的效果，主要是在雷電波的能量來(lái)臨時(shí)，能有效衰減能量的峰值，一般情況下，防浪涌保護(hù)器安裝的位置在電源的入口。立 防浪涌保護(hù)器在安裝之后，雷電波還會(huì)剩余一些流量，對(duì)設(shè)備造成一定的影響，所以，還要借助低通濾波器，利用低通濾波器進(jìn)行過(guò)濾，再在壓敏電阻的應(yīng)用下，將多余的雷電波能量進(jìn)行吸收，降低對(duì)設(shè)備造的損害。

3.5? 接地裝置

防雷的一個(gè)重要目的就是對(duì)雷擊過(guò)電壓進(jìn)行有效的減低，防止設(shè)備在電壓快速升高下出現(xiàn)損害，在對(duì)雷擊過(guò)電壓進(jìn)行降低時(shí)，需要雷電流的有效倒泄，具有良好的接地效果，只有保證接地裝置的安全性與可靠性，才能確保變電站設(shè)備、相關(guān)人員的安全。

3.6? 定期巡檢與維護(hù)

綜合以上多種防雷措施，裝設(shè)防雷設(shè)備后，隨著時(shí)間的推移，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行極會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，影響防雷設(shè)備的工作質(zhì)量，因此，電力企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)110 kV變電站防雷設(shè)備的巡檢與維護(hù)，確保防雷設(shè)備的可靠性與安全性。尤其是在較為特殊的天氣，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)備出現(xiàn)的故障、損害等，并及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救，降低雷擊對(duì)變電站造成的損害。在巡檢過(guò)程中也要對(duì)各類設(shè)備做好清潔工作，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決，保證110 kV變電站防雷設(shè)備的安全運(yùn)行。最后，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并將維護(hù)記錄留下書(shū)面痕跡，方便下一次檢修，進(jìn)而提升防雷設(shè)備檢修的質(zhì)量，降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

電能在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也成為我國(guó)人民生活、工作等離不開(kāi)的能源。為了確保人們生活與工作的正常開(kāi)展，降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，提升其服務(wù)質(zhì)量，需做好綜合防雷措施，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]方偉鋒.110 kV輸電線路防雷技術(shù)綜合應(yīng)用以及運(yùn)維管理探析[J].科技資訊，2017（30）：53.

[2]曹曉斌，田明明，張血琴，等.PW線升高或架設(shè)避雷線雷電防護(hù)效果綜合評(píng)估[J].高電壓技術(shù)，2015（11）：3590-3596.

[3]郭永喜，伍銀波.1 000 kV交流輸電系統(tǒng)中變電站防雷措施的研究[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（2）：52-54.