淺析35kV變電站主設(shè)備的防雷保護

秦建峰

（禹州市電力工業(yè)公司，許昌 禹州 461670）

變電站的安全穩(wěn)定運行，對電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定具有重要意義。變電站一旦發(fā)生雷擊故障會釀成大面積停電，將給社會帶來嚴重負面影響，影響電力企業(yè)在公眾中的形象。其次，變電設(shè)備的內(nèi)絕緣水平相對于線路絕緣往往比較低，而且一旦因雷電過電壓而發(fā)生擊穿，往往不具備自恢復(fù)功能，后果十分嚴重?？傊?，變電站設(shè)備的防雷十分重要而且要求更加嚴格、措施更加嚴密、可靠。

1 變電站遭受雷擊的主要原因

電力系統(tǒng)在正常運行時，電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊過電壓的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會大大超過正常狀況下的數(shù)值，通常情況下變電站雷擊有幾種情況：一是雷直擊于變電站的設(shè)備上；二是架空線路的雷電咸應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站；三是通訊線路遭雷擊侵入變電站電腦系統(tǒng)。其具體表現(xiàn)形式如下：

（1）直雷擊過電壓。雷擊直接擊中電力裝置時，形成強大的雷電流和較高電壓，將產(chǎn)生有破壞的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)，將設(shè)備損壞。（2）感應(yīng)過電壓。當雷擊在架空導(dǎo)線上方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異線束縛電，在雷云對大地放電時，產(chǎn)生很高的過電壓，此過電壓會對電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。

因此，架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊過電壓形成的雷電波沿線路（通訊線）侵入變電站，是導(dǎo)致變電站雷害的主要原因，若不采取防護措施，勢必造成變電站設(shè)備絕緣損壞，并引發(fā)事故。

2 變電站防雷的原則

針對變電站的特點，其總的防雷原則有三個方面：

（1）將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散（外部保護）。（2）阻塞沿電源線或通訊線引入的過電壓波（內(nèi)部保護及過電壓保護）。（3）限制被保護設(shè)備上浪涌過壓幅值（過電壓保護）。

具體分析為：

（1）外部防雷和內(nèi)部防雷。避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護設(shè)備、建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故，而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其他形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。（2）防雷等電位連接。為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線，信號線，金屬管道等都要通過過電壓保護器進行等電位連接，并最后與主等電位體相連。

3 變電站防雷的具體措施

3.1 變電站進線段的防雷保護

變電站的進線不外乎兩種情況：一是架空進線，二是電力電纜進線。

架空進線段的保護，就是指在靠近變電站1～2Km的一段線路上采取加強防雷保護措施。變電站進線段保護的作用，就在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和侵入波陡度。對于全線無避雷線的線路，在靠近變電站1～2Km的一段進線上必須架設(shè)避雷線，保護角為20°左右。對于全線有避雷線的線路，我們把變電站附近2Km長的一段線路列為進線保護段，在這2Km的進線段內(nèi)，避雷線的保護角應(yīng)適當減小。由于采取了進線段保護措施，在進線段內(nèi)落雷的機會非常少。而進線段以外的落雷，在侵入變電站的過程中其幅值和陡度都將受到限制。

電力電纜進線的保護，就是指在電力電纜進線側(cè)和電力電纜出線側(cè)加裝相應(yīng)電壓等級的避雷器，一方面保護操作過電壓，另一發(fā)面保護因雷電造成的過電壓。

3.2 變電站母線段的防雷保護

變電站母線是匯集和分配電能的通路設(shè)備，他的主要作用是匯集、分配和傳送電能。由于母線在運行中，有巨大的電能通過，短路時，承受著很大的發(fā)熱和電動力效應(yīng)，因此，必須合理加裝與之匹配的避雷器進行防雷保護，以滿足安全經(jīng)濟運行的要求。變電站的每組母線上，都應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)電壓等級的閥式避雷器或金屬氧化物避雷器。所有避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)相連，同時應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。并且，所有的被保護設(shè)備均應(yīng)在避雷器的保護范圍內(nèi)，與避雷器之間的距離應(yīng)滿足最大距離的要求。母線避雷器安裝如圖1所示。

圖1

3.3 三繞組變壓器的防雷保護

當三繞組變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)有雷電過電壓來襲時，通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，其低壓側(cè)繞組上也會出現(xiàn)一定的過電壓，最不利的情況是低壓繞組開路狀態(tài)這時靜電分量可能很大而危及絕緣，考慮到這一分量使低壓繞組三相導(dǎo)線電位同時升高所以，只要在任一低壓繞組加裝一只該電壓等級避雷器即可。中壓繞組也有開路可能，但其絕緣水平較高，一般不需要加裝避雷器來保護。

3.4 變壓器中性點保護

變壓器中性點絕緣一般有兩種情況，一是全絕緣、二是分級絕緣。當中性點為全絕緣時，一般不需要采取專門保護，但在變電站只有一臺變壓器且只有一路進線情況下仍需在中性點加裝一組與繞組首段同樣電壓等級的避雷器，這是因為在三相同時進波的情況下，中性點最大電壓可達繞組首端電壓的兩倍。

當中性點為分級絕緣時，則必須選用與中性點絕緣等級相當?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。 變壓器中性點避雷器接線如圖2所示。

圖2

結(jié)語

總之，變電站的防雷保護，在電力生產(chǎn)和設(shè)備安全方面有著舉足輕重的作用，只有合理選擇設(shè)備與之匹配的技術(shù)參數(shù)，才能使電力設(shè)備的安全運行打下良好的基礎(chǔ)，電力企業(yè)的安全發(fā)展才能創(chuàng)造一個良好的長周期的安全局面。

[1]郭景，白偉光.35kV變電站進線段防雷保護設(shè)計[J].農(nóng)村電氣化，2012.