變電站的防雷保護(hù)技術(shù)研究

朱軍 張晨宇 黃晨光 徐小凌

浙江防雷安全檢測(cè)有限公司臺(tái)州分公司 浙江臺(tái)州 317000

雷電是自然中令人恐怖的氣體放電現(xiàn)象。18世紀(jì)，富蘭克林首次闡述了避雷針的原理，提出了雷電是大氣中火花放電的物理本質(zhì)。雷電放電對(duì)現(xiàn)代航空、電力等領(lǐng)域有很大影響，使得人們開始加強(qiáng)對(duì)雷電防護(hù)技術(shù)的研究。變電站發(fā)生雷擊事故會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大危害，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。電力變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化提高了變電站的防雷能力，為供電部門提供經(jīng)濟(jì)安全的電能創(chuàng)造了條件。在變電站設(shè)計(jì)中保護(hù)變電站設(shè)備安全，能最大程度減少雷擊事故發(fā)生[1]。

1 雷電活動(dòng)分析

夏季汛期來臨時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雷電活動(dòng)，且?guī)в蟹浅８叩哪芰?，足以摧毀一定范圍?nèi)的物體。如果配電變壓器及配電線路的防雷措施設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)遭受雷電活動(dòng)的襲擊，對(duì)電力客戶的用電造成影響，但同時(shí)也會(huì)造成供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

雷電活動(dòng)具有非常大的不確定性。雷電云在空氣、建筑物外形、土壤等因素的影響下會(huì)出現(xiàn)不同的雷電襲擊。一般來說，雷電分為感應(yīng)雷和直擊雷。雷電擊于地面或配電線路，相互之間出現(xiàn)電磁感應(yīng)，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)雷過電壓。而雷電直擊避雷線或架空輸配電線路引發(fā)的過電壓會(huì)形成直擊雷過電壓。

雷電活動(dòng)對(duì)配電變壓器及配電線路設(shè)備的影響非常大。研究發(fā)現(xiàn)，平邑縣境內(nèi)的配電線路遭受雷害，主要是由感應(yīng)雷電過電壓引起。平邑縣供電公司的研究數(shù)據(jù)表明，在過去10年內(nèi)，配電線路運(yùn)行故障中，有近67%的安全隱患來自于雷害事故，這大大影響了配電線路的供電可靠性和電網(wǎng)安全。配電變壓器運(yùn)行故障中，大多是由于雷電擊穿變壓器造成供電中斷。所以，研究配電變壓器及配電線路設(shè)備的防雷保護(hù)措施具有重要意義[2]。

2 變電站的防雷保護(hù)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 加強(qiáng)變電站進(jìn)線防護(hù)

變電站遭受雷擊最主要的形式就是下行雷，變電站中的設(shè)備需要承受直擊雷，直擊雷對(duì)變電站的電氣設(shè)備造成的雷電波會(huì)對(duì)變電站輸電線路造成直接損害。因此降低直擊雷對(duì)變壓器造成的損害是至關(guān)重要。對(duì)變電站的進(jìn)線方式進(jìn)行加強(qiáng)，對(duì)避雷器的雷電波以及雷電電流進(jìn)行控制，當(dāng)遇到雷擊時(shí)，線路中的電壓會(huì)向變電站的方向運(yùn)動(dòng)。變電站中的電氣設(shè)備抗壓能力較小，沖擊能力加到，遭受雷擊會(huì)造成線路的損壞，因此將避雷線安裝在變電站的進(jìn)線中，能夠起到一定的防雷效果。

2.2 加強(qiáng)變電站的防雷感應(yīng)

電力技術(shù)隨著社會(huì)的發(fā)展在不斷進(jìn)步，防雷技術(shù)也得到了有效的改進(jìn)，防雷系統(tǒng)得到了逐步的完善，現(xiàn)有的雷擊對(duì)戶外設(shè)備造成的損害已經(jīng)得到了最大程度的降低。但是仍然存在一些小缺陷，比如變電站中的弱電設(shè)備會(huì)通過雷電過電壓時(shí)發(fā)生電磁干擾；防雷系統(tǒng)會(huì)因?yàn)殡姶琶}沖或者其他一些雷電因素而影響變電站的正常工作。降低弱電設(shè)備的感應(yīng)功能，對(duì)系統(tǒng)的整體布局進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)將雷電流的電壓降到最小，通過設(shè)置多個(gè)接地引線對(duì)防雷感應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。比如將光耦元件安裝在變電站防雷感應(yīng)的信號(hào)線接口的地方；將電位與變電站中的電氣設(shè)備進(jìn)行連接；限制一些過壓設(shè)備的電源入口；設(shè)置電位的位置，盡量將其設(shè)置在通信室內(nèi)；在控制室的線路中，應(yīng)用屏蔽電纜，使用相同的接地極以提高防雷感應(yīng)的雷擊等[3]。

2.3 促進(jìn)變電站的絕緣效果

在電力發(fā)展過程中，要想保證其線路的絕緣性被有效提高，則需要將其線路的耐電度進(jìn)行有效提高，在實(shí)際的實(shí)施過程中，首先需要促進(jìn)桿塔上絕緣子數(shù)量的增加，提高其絕緣子串中的閃絡(luò)沖擊電壓值，從而將其耐雷電效果進(jìn)行有效增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)跳閘率的控制。與此同時(shí)，還可以將差異絕緣法進(jìn)行應(yīng)用，就其電路來說，即使在同一個(gè)塔桿上面，其三項(xiàng)絕緣性能也是不同的，下面的絕緣子數(shù)量更多，也就是說，一旦其遭受雷擊，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣體被穿透，使得其進(jìn)入到地面，從而對(duì)雙向閃絡(luò)問題進(jìn)行有效防范。

2.4 裝設(shè)線路自動(dòng)重合閘裝置

供電所的配電線路遭受雷擊時(shí)，大部分是瞬時(shí)性的接地故障。裝設(shè)配電線路自動(dòng)重合閘設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合，保證配電線路的正常運(yùn)行。在配電線路上裝設(shè)避雷線，其防雷效果簡(jiǎn)單高效。除防雷之外，避雷線對(duì)配電線路的導(dǎo)線具有屏蔽作用和耦合作用，能夠降低輸配電線路絕緣子的電壓數(shù)值，同時(shí)還具有分流作用，能夠有效減小配電線路桿塔的頂電位數(shù)值。

2.5 對(duì)重要用電負(fù)荷需要重點(diǎn)防護(hù)

重要用電負(fù)荷線路容易受到雷擊時(shí)，需對(duì)重要用電負(fù)荷性質(zhì)、所處的地域環(huán)境采取有針對(duì)性的防雷措施。重要用電負(fù)荷處于農(nóng)村空曠區(qū)域時(shí)，宜進(jìn)行避雷線路的搭建，主要采取屏蔽手段，實(shí)現(xiàn)分流的線路建設(shè)。重要用電負(fù)荷處于城市區(qū)域時(shí)，一般采用防雷絕緣子或線路直連氧化鋅避雷器的方式進(jìn)行防雷。以上防雷措施經(jīng)運(yùn)行分析后，都取得了較好的效果[4-5]。

3 結(jié)語

綜上所述，變電器作為電力系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，非常容易受到雷擊的影響而發(fā)生意外事故，導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法為人們正常輸送電流，給人們的生活與生產(chǎn)帶來一定的影響，嚴(yán)重的情況下會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此要不斷對(duì)變電站的防雷保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，不斷強(qiáng)化變電站防雷保護(hù)措施，以保證電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行。