220kV變電站的防雷保護分析

張志鵬 周鑫

摘 要：電力系統(tǒng)運維過程中，應做好防雷保護工作，尤其是要做好220kv變電站防雷措施，將電能運輸風險最小化，確保電能安全、穩(wěn)定輸送到戶。本文在變電站防雷介紹的基礎上，總結220kV變電站防雷接地設計要點，最后重點探究變電站防雷保護的可行性方法。旨在為防雷保護人員提供借鑒，推動變電站防雷保護工作邁向新臺階。

關鍵詞：220kV;變電站;防雷保護

引言：近年來，220kv變電站雷擊現(xiàn)象多次出現(xiàn)，這對電網安全保護工作提出較高要求，為使防雷保護效果達到預期，勢必要在防雷接地設計方面做足充分準備，并全方面探索防雷保護措施。當前，220kv變電站防雷保護刻不容緩，落實防雷保護工作于過程，能夠促進我國電網事業(yè)繁榮發(fā)展，并為日后防雷保護奠定堅實基礎。1.變電站防雷基本介紹

雷電天氣下的變電站處于非安全狀態(tài)，因為雷電所釋放電能一旦與電力設備接觸，那么電力系統(tǒng)將出現(xiàn)運行故障，當人員接觸到帶電設備，極易威脅人員生命安全[1]。變電站防雷操作十分必要，通過增強電力設備對電能抵御能力，使變電站在惡劣天氣下常態(tài)運行，實現(xiàn)電能資源穩(wěn)定、安全調度，滿足用戶在電能使用方面的需求。一般來說，防雷系統(tǒng)分一次防雷和二次防雷兩種，防雷系統(tǒng)啟動后，一次、二次防雷系統(tǒng)同步運作，并且過電壓保護與防雷措施相配合，使防雷保護效果最佳化。以往啟動單套防雷保護機制，意味著一次防雷系統(tǒng)受攻擊概率較高，并且電氣設備、弱電設備故障率接連出現(xiàn)，繼而影響電能的穩(wěn)定輸送，極易增加用戶與變電站企業(yè)間矛盾。從實際應用角度來看，變電站防雷保護具有迫切性和重要性。

2.220kV變電站的防雷接地設計要點

2.1遵循相關原則

220kv變電站接地過程中易出現(xiàn)故障，當故障部位在各級電壓母線，那么電流值明顯增大，那么要將許可電阻值由0.5兆調節(jié)為5兆。需注意的是，不意味著所有變電站接地電阻為5兆，具體參照接地設計規(guī)范及相關要求[2]。防雷接地設計期間，遵循隔離原則，將防雷接地危害最小化，避免發(fā)生安全事故。接地網受短路電流非周期分量影響較大，根據(jù)電位高低適當調整變壓器動作，出現(xiàn)電位差時，要及時驗算，使其與變電站防雷接地要求相一致，真正優(yōu)化防雷接地設計效果。

2.2注意相關事項

防雷接地設計期間，應適當安裝線路避雷器，為電力線路運行創(chuàng)設安全環(huán)境，滿足電能平穩(wěn)輸送需求。對于新建變電站活動，防雷接地設計人員科學制定方案，結合區(qū)域雷電危害程度以及雷電活動頻次，科學、合理設計線路避雷器，以此降低220kv變電站斷路器斷口故障，減少線路跳閘現(xiàn)象。除此之外，全面獲取、細致分析雷電數(shù)據(jù)，據(jù)此調整防雷方案，為避雷設施安裝提供方向，促進變電站安全運行。

3.220kV變電站防雷保護的有效措施

3.1加強進線保護

進線保護的作用不言而喻，針對220kV變電站的線路全面保護，一定程度上阻礙雷擊電流，并有效抵御雷電波，避免電氣設備因雷擊出現(xiàn)故障。防雷保護期間，一旦進線保護工作被動推進，或者保護水平居低不高，那么雷擊電流與電力設備接觸的可能性相應增大[3]?；诖?，要妥善加裝避雷線，結合變電站線路運行路徑，合理確定避雷線位置。鑒于變電站線路未全線架設避雷線，防雷階段設置避雷器組，以此起到保護作用，真正抵御雷電沖擊。

3.2安裝避雷針

避雷針的主要功能即抵御雷電沖擊，雷電現(xiàn)象發(fā)生后，借助避雷針連接雷擊電流與大地，從而實現(xiàn)電流導地，將雷擊風險最小化，避免產生不必要的安全事故。避雷針主要防御來自雷雨天氣的雷電，將雷電能量引入避雷針，最后導入大地，讓電力設備以及附近線路免遭直接雷擊，取得良好的保護效果。實際安裝中，應合理確定避雷針位置，使其與周邊帶電設備保持安全距離，一般來說，安全距離大于五米。此外，合理設置接地電阻，以此滿足避雷針有效應用需求。避雷針安裝時，考慮到設備反擊問題，針對該問題規(guī)避時，往往在配電裝置上安裝避雷針，使其與主接地網間距離最少為三米。

3.3加強變壓器保護

變壓器保護工作十分必要，因為這項裝置是變電站的一部分，通過保護變壓器來抵御雷電波，使變壓器功能常態(tài)化，讓變電站平穩(wěn)、安全運行。220kV變電站內變壓器的防雷保護工作實施時，配備避雷器，在此期間遵循最小距離原則，盡可能縮小線路長度，從而強化雷電防御作用。從實際應用角度來看，220kV變電站分組、分段安裝閥式避雷器，安裝位置既可以是分段母線、分段主線，也可以是接地總地網，將防雷效用最大限度發(fā)揮。需注意事項總結為：將避雷器接地線與變壓器金屬外殼、低壓側中性點相連，并接連到地網，其目的即降低較小高低壓繞組間以及高壓繞組對變壓器外殼產生的擊穿事故，使變電站安全運行。除此之外，通過感應過電壓保護防御變電站雷擊問題，對于設備感應過電壓，圍繞站內設備、配電裝置（電壓<30v）、弱電裝置、低壓設備絕緣處理，與此同時，增大與接閃器及其引下線的空氣和地中距離，并科學、合理設計接地網，妥善建立等電位點，使其形成屏蔽網，減少感應過電現(xiàn)象。

3.4合理布設防雷接地網

首先，布置導體泄漏電流密度。為減少電流泄漏量，從具體情況出發(fā)，根據(jù)220kv變電站面積，利用非等間距方式設置接地網。其次，布設土壤表面電位。適當改善土壤表面電位，將網孔間電位差<0.65%，主要使用非等間距法?；诘乳g距法布設接地網，網孔間單位差≈12.0%[4]。從接觸電勢角度來看，非等間距法適用性較強，能夠全面優(yōu)化防雷接地網的防雷保護效果。最后，優(yōu)化防雷接地網施工質量。施工前嚴格會審圖紙，從技術、經濟等方面分析防雷接地網實用性，針對不當之處及時修正，使防雷效果最佳化。施工人員要強化安全意識，并增強責任感，避免防雷接地網連接中出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象，使圖紙與施工實際相一致，確保防雷接地網可靠、穩(wěn)固運行，為變電站防雷做好準備工作。

3.5二次側設備防雷

對于電源線防雷，即啟動三級防雷保護，其中一級防雷保護重點保護電壓輸出端，避免雷電電流對電氣設備產生強大沖擊;二級防雷保護主要針對母線來講，這是電源防雷設備效用發(fā)揮的基本要求，將雷電威脅最小化;三級防雷保護即全面安裝監(jiān)控設備，通過雷電預測啟動應急保護措施，使防雷效果最佳化。不僅如此，通訊線路防雷措施及時跟進，為保證線路信號穩(wěn)定性，針對通訊設施防雷處理，一般來說，信號浪涌保護器在通訊線路保護中起到至關重要的作用，使通訊線路穩(wěn)定運行。此外，安裝GPS天線防雷裝置，這是降低電涌電壓的有效措施，以此提高變電站綜合效益。

結論：綜上所述，220kv變電站防雷保護活動如火如荼得開展，具體落實防雷保護工作，能夠促進電網穩(wěn)態(tài)運行，同時，防雷設計水平顯著提高。防雷保護環(huán)節(jié)，通過加強進線保護、安裝避雷針、加強變壓器保護、合理布設防雷接地網、二次側設備防雷等措施優(yōu)化變電站防雷效果，以此降低雷擊安全故障。放眼長遠，220kv變電站防雷保護措施要進一步完善，促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]陳旭俊，賈紅芳，劉文燕.變電站防雷設計研究[J].機電信息，2020（11）：103-104.

[2]卜慶剛.淺談220kV變電站防雷綜合保護問題[J].科技創(chuàng)新導報，2014，11（34）：54.

[3]肖旭榮.220kV變電站GIS室防雷接地網的合理布置研究[J].電力設備管理，2020（02）：116-118.

[4]倪達.220kV變電站工程設計中幾個問題的探討[J].科技經濟導刊，2019，27（02）：69+71.

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