变电所的防雷措施

变电所的防雷措施（精选10篇）

变电所的防雷措施 篇1

摘要：波经导线网传入变压器内部用贝杰龙法计算十分方便, 在原有的程序基础上引入不同避雷器的波形比较, 通过程序还可以计算出安装避雷器数目的多少和位置的不同将对变电所的防雷效果有所影响。

关键词：贝杰龙,避雷器,过电压,等值电流源

高电压技术是一门新兴的学科, 它随着电力系统输电电压的提高和近代物理的进展得到发展。分析过电压的传统方法是使用模拟装置。包括防雷分析仪和内部过电压模拟装置, 或称瞬态网络分析仪 (TNA) 。

1 贝杰龙 (Be rge ron) 法的原理

贝杰龙 (Bergeron) 法研究的目的:主要是用于电力系统的过电压计算;它适用于变电所的防雷计算过程;把分布参数的线段化成集中参数模型, 然后再用集中参数电路的节点分析的方法。贝杰龙等值网络的分析计算。

利用上述的将分布参数线路和集中参数元件化为贝杰龙等值电路的方法, 可得到复杂的网络化为贝杰龙等值电路。

(1) 将网络化成贝杰龙等值网络的结点方程; (2) 根据时刻t以前的计算结果求得各等值电流源; (3) 计算时刻t时的各结点电压, 已知u1 (t) 可求出其他的结点电压; (4) 计算时刻时的各电流值; (5) 计算时刻t时的各等值电流源。

2 计算分析

2.1 S i C避雷器和ZnO避雷器性能比较

2.1.1 SiC避雷器的性能

SiC避雷器的基本工作原理:在电力系统工作正常时, 间隙将电阻阀片与工作母线隔离, 以免由母线的工作电压在电阻阀片中产生的电流使阀片烧坏。当系统出现过电压, 且其幅值超过间隙放电电压时, 间隙击穿, 冲击电流通过阀片流入大地, 由于阀片的非线性特性, 故在阀片上产生的压降 (称为残压) 将得到限制, 使其低于被保护设备的冲击耐压, 设备就得到了保护, 当过电压消失后, 间隙中由工作电压产生的工频电弧 (称为工频续流) 将继续流过避雷器, 此续流受阀片电阻的非线性特性所限制远较冲击电流为小, 使间隙能在工频续流第一次经过零值时就将电弧切断。以后, 就依靠间隙的绝缘强度能够耐受电网恢复电压的作用而不会发生重燃。这样, 避雷器从间隙击穿到工频续流的切断不超过半个工频周期, 继电保护来不及动作就已恢复正常。

2.1.2 ZnO避雷器性能

氧化锌阀片具有很理想的非线性伏安特性, 在工作电压下氧化锌阀片实际上相当于一绝缘体。ZnO避雷器除了有较理想的非线性伏安特性外, 其主要优点: (1) 无间隙。在工作电压作用下, ZnO实际上相当于一绝缘体, 因而工作电压不会使ZnO阀片烧坏, 所以可不用串联间隙来隔离工作电压。由于无间隙, 当然也就没有传统的SiC避雷器那样因串联间隙而带来的一系列问题。 (2) 无续流。Zn O避雷器因无续流, 故只要吸收过电压能量即可, 这样, 对ZnO热容量的要求就比SiC低得多。 (3) 电器设备所受过电压可以降低。虽然10 kA雷电流下的残压值Zn O避雷器与SiC相同, 但后者只在串联间隙放电后才可将电流泄放, 而前者在整个过电压过程中都有电流流过, 因而降低了作用在变电站电气设备上的过电压。 (4) 通流容量大, 可以用来限制内部过电压。

2.2 不同电压源和不同避雷器波形比较

(1) 斜角平顶波和Zn O避雷器波形和电压最大值如图1所示。

(2) 斜角平顶波和Si C避雷器波形和电压最大值如图2所示。

通过SiC避雷器和ZnO避雷器性能原理比较和通过我们编制的实例程序中所绘制图的最后比较, ZnO避雷器比SiC避雷器的性能好。因为: (1) 采用ZnO避雷器比Si C避雷器电压波形陡度要小; (2) 采用ZnO避雷器比Si C避雷器电压最大值要小。

参考文献

[1]周泽存编.高电压技术.中国电力出版社, 1988

[2]李福寿编.电力系统过电压计算.水利电力出版社

变电站二次防雷保护措施探讨 篇2

【关键词】防雷保护；二次防雷；变电站；二次系统

【中图分类号】P415.1+3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0017-02

前言

近年来，随着现代电子技术的不断发展，微机保护和自动化设备在电力系统中得到大量的应用，调度通讯、网络等信息设备越来越多，规模越来越大，一方面自动化系统、计算机网络、通讯系统等设备是集成度很高的微机型弱电设备，其核心元件敏感性提高，耐过电流、耐雷电压的水平越来越低；另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更易遭受雷电波侵入，致使雷电灾害频繁发生，影响信息系统正常运行，特别是雷电多发区，轻者导致设备损坏、性能下降、加速老化，重者造成系统瘫痪。在这种环境下，更凸显出变电站二次设备雷击防护工作的必要性和重要性，本文探讨雷击入侵变电站二次系统的主要途径以及相应的防范措施，这对提高电力系统的自动化水平，提高运行安全、可靠性起了很大的作用。

1、雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径

目前，电力系统一次设备防雷击的手段是较为完善和有效的，如架空地线、线路避雷器、避雷针等，这些手段大大降低了一次设备遭受雷击的损坏率。但是，相对于一次系统来说，二次系统的防雷措施还有待进一步完善。雷击入侵变电站二次系统主要有如下途径：

1.1 配电线路

对于配电线路引入的雷电过电压雷电波通常是通过变电站临近的线路侵入母线，再经过变压器高、低压绕组问的静电和电磁耦合进入低压出线，途中经过了线路避雷器，母线避雷器等多级削峰，再经过变压器低压出线的平波作用，电压幅值大为下降。但由于雷电波的波峰幅值和能量很大，虽然雷电波在经过上述避雷器后，大部分能量得以消弱，但仍有部分雷电波以幅值相对较高且作用时间很短的低能量尖峰脉冲的形式通过变压器的低压出线，加到变电站内380V站用电交流回路中。同时，而220V或110V等直流线路因进出高压场等原因也是引入雷电的主要线路之一。

1.2 通信线路引入雷击

目前，变电站二次系统采用了多种多样的通信线路进行同一系统内设备与设备之间、系统与系统之间的连接。导体型通信线路感应到雷电后，雷击过电压直接传到设备，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于电力系统来讲，话音频与MODEM连接线、电话、网线、GPS及微波载波等馈线等都是引入雷电的通信线路。同时，因目前远距离多采用光纤传输，所以以上大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压所感应。

1.3 雷电电磁场

上述两条途径是有形的看得到的途径，而电磁场是空间传播的看不到的，这里的雷电电磁场是指雷击引起的室内的电磁场，主要集中在电缆沟、布线层及电缆井内。该电磁场使室内的线路感应到过电压，该过电压直接传到设备，进出高压场地的各种线路（如交流采样、开关量回路等）都是雷电电磁场的产生源。

1.4 地电位反击

對于电力系统来讲，因采用共用接地方式，不存在地与地之间反击，但地电位因雷击抬高时使得设备接地线对设备其他外接线之间可能产生能损坏设备的电位差。

2、变电站二次系统防雷措施

针对雷击过电压入侵变电站二次系统的主要途径，采取相应的防雷措施。均压、分流、屏蔽、接地是防雷保护中最重要的四个因素。雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其不可替代的重要作用。分别是：（1）外部防护：由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放；（2）过渡防护：由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应；（3）内部防护：由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。综上所述，我们认为变电站二次系统防雷的措施可从如下角度思考：

2.1 防雷的总体措施

2.1.1 采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小。

2.1.2 改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。

2.1.3 改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。

2.1.4 除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电藕合元件或设置具有适当参数的限压装置。

2.1.5 所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用—个接地网。

2.1.6 在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。

2.2 针对不同类别设备的防雷措施

2.2.1 电源部分

对电源系统回路进行过电压分级保护。在总交流配电屏、直流总馈电柜、各小室交（直流）分屏、二次设备屏、监控系统逆变电源屏、通信电源屏等各级配电线路进线处加装相应等级浪涌保护器SPD（Surge Protective Devices）。在站用变低压总配电入口处，应在两根母线上各加装一只B级三相电源避雷器；在各小室交（直流）分屏进线处加装c级电源避雷器，依次，根据防护等级，在其它屏柜加装相应SPD。室外电源线路应套金属管屏蔽或采用铠装电缆，金属管及电缆铠装层两端必须良好接地。

2.2.2 通信部分

（1）远动通道接口处应按通道类型加装相应防雷器；（2）保护小室内变电站二次设备间主要采用以太网、FDK/CAN、LONWORK等方式通信，应在通信口两端分别安装相应的信号防雷器，防止感应过电压击毁通信端口或引起设备集成电路芯片损坏；（3）对于GPS时钟系统，在馈线路进入同步装置前应串联安装高频馈线防雷器，以防其从户外引入雷击过电压进入设备；（4）对于目前仍采用电话线远传信息的电能量计量系统，应在Modem电话线接口处加装信号避雷器；（4）对于远距离传输用的光纤，虽然其本身是非金属介质的，不会引入雷电流，但是光纤的加强筋（铠装层）却有可能引入雷电流，因此需要将光纤的金属加强筋（铠装层）在进入机房时作良好的接地。

2.2.3 信号部分

从高压场进入保护室的电缆非常多（交流采样，开关量回路等），而如果每条线都需要加装SPD保护固然最好，但不太符合实际情况。现在所采取的主要措施是隔离和屏蔽。变电站二次设备采集的模拟量，必须经过设置在自动化系统各种交流回路中的隔离变压器或电容进行隔离，而且对隔离变压器的一次与二次之间必须有隔离层和屏蔽层，且屏蔽层必须安全接地。自动化系统的开关量输入和输出回路，采取光耦合隔离或继电器隔离。另外，对于测控装置，应将装置电源与遥信电源分开。

3、存在问题和建议

3.1 许多地区变电站目前二次防雷存在的问题

3.1.1 二次防雷接地技术规范未统一

近年来，二次防雷接地改造项目越来越多，生产该类产品的厂家繁多，且产品良莠不齐，技术规范不统一。如没有统一技术标准，在采购设备时缺乏技术参数依据，另一方面在改造施工过程中，难于把握施工质量和验收要求。

3.1.2 二次防雷接地方面的知识还有待进一步加强。

二次防雷接地技术发展较快，近几年来被广泛推广使用，相关工作人员缺乏从事二次防雷接地方面的工作经验，该方面（转下页）的知识比较薄弱。

3.2 建议

3.2.1 建议变电站管理部门请专门的防雷设计单位进行二次防雷设计，防雷电设计应坚持全面规划、综合治理、优化设计、技术先进、经济合理、便于检测、随机维护的原则。采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、共用接地系统和安装浪涌保护器装置等措施进行综合防护。为确保防雷设计的科学性、先进性，在设计前应对现场雷电环境进行评估。变电站二次防雷器和接地网要定期进行检查和测试，以满足变电站二次系统防雷的要求。

3.2.2 加强对二次防雷接地知识及其重要性的学习，通过举办二次防雷方面知识培訓班等形式，不断提高工作人员的技能水平。

4、结语

随着变电站自动化程度越来越高，大量对雷电很敏感的微电子设备应用，雷电危害日益突出。本文提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策，并指出目前变电站二次防雷中存在问题和建议。变电站二次系统防雷保护这一新课题的研究，对于提高变电站二次系统的运行安全性和可靠性有着重要的意义。

参考文献

牵引变电所防雷保护措施分析 篇3

目前铁路已实现了电气化, 电气化铁路的安全运行需要牵引变电所来保持供电的持续性和可靠性, 作为铁路供电系统的核心, 牵引变电所的安全事关铁路的正常运行。牵引变电所内有多种高压电气设备, 这些设备的内部绝缘都是无法自动恢复的, 所以一旦牵引变电所发生故障, 特别是雷击事故, 则会导致铁路运输的中断, 使铁路的经济效益和运输的安全性受到较大的影响, 所以为了确保牵引变电所能够进行正常的电力供应, 则做好防雷保护措施是十分重要的事情。

1 过电压的概念

1.1 过电压的类型及产生

过电压是造成电力系统无法正常供电的主要因素, 通常来讲, 过电压又分内部过电压和外部过电压两种。内部过电压分为操作过电压和暂时过电压两种, 这是在工作电压基础上, 由于系统内部参数发生变化导致电磁能量振荡和积累所引起的。而外部过电压则是由于雷电所引发的, 也可称为大气过电压和雷电过电压, 是由于带电荷的雷云所引起的放电现象, 即雷电, 从而导致外部过电压的产生, 命名电力设备的绝缘受到破坏, 无法正常运行。

1.2 防雷保护的措施

牵引变电所在运行过程中, 在以往的雷击事故中, 通常都是雷电直接作用于变电所或是输电线路, 从而使变电所内的设备受到损坏。所以在牵引变电所进行防雷保护时, 不仅要做好防止直击雷的保护, 同时还要对入侵变电所内的雷电进行预防。所以在进行防雷保护过程中通常都会采用避雷针和避雷线等相关避雷装置来防止直击雷及雷电波的入侵, 避免高压设备内部产生过电压, 这些避雷装置在长期应用过程中其防雷效果十分明显, 具有安全可靠性。

2 防雷保护的主要设备

2.1 外部防雷保护设备

牵引变电所建筑在受到雷击时, 其雷电的巨大能量会集中在闪击点上, 从而对建筑的外部带来直接的损坏, 所以在对外部进行防雷保护时, 则需要利用金属接闪体来迎击雷电, 然后利用下线将电流导向大地, 从而保护建筑物的安全, 使雷电无法突破防雷的第一道防线, 确保了变电所的安全。

2.1.1 避雷针。

利用避雷针可以有效的起到防雷的作用, 所以在外部防雷时, 可以将避雷针安装在建筑物外部的单独杆塔上, 这样可以在雷击发生时, 将雷电流引入到地下, 从而避免雷击所对建筑物造成的损害, 但不能装设在变压器的门型构架上, 这样一旦有雷击发生, 则会导致变压器受损。在进行避雷针安装时, 则需要注意安装时的距离标准。

第一, 地上由独立避雷针到配电装置的导电部分之间、变电所电气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于5m。第二, 地下由独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3m。

2.1.2 避雷线、避雷器。

对于35kv电力线路, 为保护变电所附近线路上的变电设备免受雷电沿线路入侵波的危害, 一般仅在变电所进出线1~2km段内装设避雷线, 而不采用全线装设架避雷线的方法来进行直击雷防护, 但是通常在架空避雷线的两端装设管型避雷器, 限制沿保护段以外的线路进入变电所内的入侵波, 其接地电阻不得大于10Ω。

对于电压35kv、容量3200kv A以下的一般负荷变电所, 可采用简化的进出线段保护接线方式。

对于10kv以下的高压配电线路进出线段, 只装设FZ型或FS型阀型避雷器, 以保护其线路断路器及隔离开关。

2.2 内部防雷保护设备

通过外部防雷保护则可以有效的防止直击雷对设备所造成的破坏, 也可以有效的防止雷电入侵到变电所内, 但还是很难避免雷电波沿着进出线侵入到变电所内的情况。目前对于变电所的进出线都采取了相应的防雷措施, 同时雷电波在传输过程中也会呈现不断的衰弱, 但如果其入侵到内部所产生的过电压还是会对主变压器带来较大的损害, 所以还需要做好内部防雷保护措施, 从而有效的对内部雷电入侵波和雷击感应过电压、操作过电压的防护作用。

2.2.1 阀型避雷器。

通常在变压器母线上装设一组阀型避雷器进行保护。在6~10kv变电所中, 阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离, 一般不应大于5m。为使任何运行条件下变电所内的变压器都能够得到保护, 对于分段母线的每段母线上都应装设阀型避雷器。

在多雷区, 当变压器的低压侧中性点不接地时, 其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙, 用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。防雷系统的各种钢材, 必须采用镀锌防锈钢材, 联接方法要用焊接。圆钢搭接长度不小于6倍直径, 扁钢搭接长度不小于2倍宽度。在装设避雷针时, 应注意以下两点:第一, 照明线或电话线不要架设在独立的避雷针上, 防止雷击避雷针时雷电波沿导线传入室内, 危及人身安全。第二, 独立避雷针及其接地装置, 不应装设在行人经常通行的地方, 与道路或出入口的距离不应小于3m, 否则应采取均压措施, 或敷设厚度为50~80mm的沥青加碎石层。

2.2.2 分流保护。

所谓分流就是在包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线等在内的所有从室外来的导体与防雷接地装置或接地线之间并联避雷器SPD, 当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时, 避雷器的电阻值急剧下降, 近于短路状态, 雷电电流由此处分流入地。雷电流在分流之后, 仍会有少部份沿导线进入设备, 危及不耐高压的微电子设备的安全, 所以对于这类设备在导线进入机壳前, 应进行多级分流, 要求至少不低于三级防雷保护。

3 变电所的防雷接地

让雷电进入到防雷系统后, 则需要变电所内的设备做好搪地, 这样会引导雷击电流流入大地, 不会对设备造成破坏, 使雷电的能量得到有效的泄放, 使引线上的电压保持在正常的范围内, 避免发生反击的情况。所以在变电所内的防雷系统中, 要具有良好的接地体, 这是防雷的关键, 可以有效的避免二次反击雷的产生, 保护电子设备的安全。因此, 牵引变电所要做好接地网, 不仅在使接地网满足规范的要求, 同时还要对接地电阻进行定期的检测, 确保电阻能够满足安全运行的需要。所以需要在实际牵引变电所运行中, 根据运行的情况, 来对进行等电位连接、电源防雷装置及浪涌电压保护装置的安装和设置, 从而使变电所内的所有设备都能够达到统一的防雷效果。而当变电所内所有设备都能够满足防雷保护要求后, 则需要进行统一接地网的敷设, 同时为了进一步确保防雷措施的安全性, 则还需要在避雷针和接地体下增加接地体, 而且还要单独对这些接地体进行敷设。

4 结束语

牵引变电所防雷保护与电气化铁路运行的安全性息息相关, 所以需要进行全面、可靠的设置, 确保防雷的各项措施都到位, 以保证牵引供电气的供电系统运行的稳定性, 为电气化铁路提供持续的电力供应。

摘要：近年来, 铁路事业取得了飞速的发展, 原来的燃气机车基本已全被电力机车所取代。电力机车的供电系统由牵引变电所负责提供, 目前铁路的快速发展, 牵引变电所也为了更好的为机车提供动力支持, 无论变电所的容量和功能都得以大规模的提升, 这就对其防雷保护有了更好的要求。本随着现代铁路的飞速发展, 牵引变电所的容量日益增加, 功能日益强大, 对其防雷技术的要求也日益提高。文章从过电压的概念入手, 对防雷保护的主要设备进行了分析, 并进一步对变电所的防雷接地进行了具体的阐述。

关键词：牵引变电所,防雷保护,设备,接地

参考文献

[1]林宝权.浅谈发电厂、变电所防雷设计图审的实践和认识[J].浙江气象, 2006 (2) .

[2]吴华丹.牵引变电所二次系统设计思路的探讨[J].城市建设理论研究, 2011 (13) .

特高压变电站的防雷保护 篇4

特高压能大大提升我国电网的输送能力。本文对特高压变电站的防雷保护技术进行了阐述。

一、特高压变电站高压配电装置的直击雷保护

根据我国110-500kv大量变电站多年来的运行经验，如特高压变电站采用敞开式高压配电装置（AIS）、敞开式电气设备时，可直接在特高压变电站构架上安装避雷针或进雷线作为直击雷保护装置。如特高压变电站采用半封闭组合电器（HGIS）或全封闭组合电器（GIS），则其G1S部分的引入、引出套管尚需有直击雷保护装置保护。而GIS本身仅将其外壳接至变电站接地网即可。

二、特高压变电站电气设备的雷电侵入波过电压保护

与高压、超高压变电站一样，特高压变电站电气设备也需考虑由特高压架空输电线路传入的雷电侵入波过电压的保护。而对雷电侵入波过电压保护的根本措施在于在变电站内适当位置安装金属氧化物避雷器（MOA）。由于限制线路上操作过电压的要求，在变电站线路断路器的线路侧必然安装有MOA，变压器回路也要求安装MOA。至于变电站母线上是否要安装金属氧化物避雷器以及各避雷器距被保护设备的距离则需要通过数字仿真计算予以确定。

DL/T620一1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》提出在进行变电站雷电侵入波过电压数字仿真计算时，一般按变电站进线2km处因雷击杆塔反击在导线上出现直角电压波后向变电站传播，波头变缓，且不引起变电站内电气设备绝缘损坏来要求。而变电站耐雷指标——雷害事故重现期（年），则可由该2km进线段导线上每年出现雷直击和反击次数之和的倒数来求得。

前苏联有关标准提出，220、500kv和1150kv的变电站耐雷指标应分别为400—600、800—1000年和1200—1500年。我国220kV变电站耐雷指标的多年运行统计值不低于600年，是很安全的。日本对于1000kv特高压变电站电气设备的雷电侵入波过电压保护，曾利

用EMTP（电磁暂态程序）进行过研究。被研究的变电站为GIS结构，站内有六回特高压输电线路、四组变压器。变电站电气主接线为双母线分段接线。每条线路入口高压并联电抗器近处各布置一台避雷器。每段母线各安装两台避雷器，各变压器近处再装一台避雷器。对于侵入特高压变电站的雷电侵入波，日本只考虑近区雷击。计算时取雷击变电站进线的第一基杆塔，且雷电流幅值为200kA（500kv变电站该电流取150kA），雷电流波形为1/70μs。几种运行接线条件下站内GIS、高压并联电抗器和变压器上的最大雷电过电压如表1所示。

G1S和高压并联电抗器上的最大雷电过电压相同，其分子和分母数据分别对应计算中考虑和不考虑雷电先导放电的条件。后一情况比前一情况的电压高出10%。两种情况下，变压器上的最大雷电过电压相同。

日本还对上述1100kv特高压变电站采用不同的避雷器布置方案时对于电气设备的雷电冲击耐压和成本的影响进行了研究，其结果见表1。由该表可见，在近区雷击的严格雷电侵入波条件下，方案6是员经济可取的，即在线路进线处布置2个避雷器、每1/4母线布置2个避雷器，每个变压器回路布置1个避雷器。此时LJW对变压器和GIS分别取为1950kv和2250Lv。和500kv系统相比较，这些雷电冲击耐受电压相对（与工作电压之比）较低，从而也降低了制造的难度。

以下给出特高压1000LY AIS变电站侵入波过电压研究的一个例子。变电站采用双断路一双母线的电气主接线，变电站MOA的电气特性见表1。1000kv特高压输电线路进线杆塔为3v水平型。

变压器的雷电冲击耐受电压为2250kv。高压并联电抗器、断路器和电压、电流互感器的雷电冲击耐受电压为2400kv。考虑老化系数1.15后相应的雷电保证冲击强度分别为1957kV和2087kV。

当远方[2km）雷击杆塔反击，在导线上出现侵入变电站的雷电波作用下，变电站内各电气设备上的雷电过电压如表2所示。可见，在图1所示的MOA安装方式下，且变压器侧避雷器至变压器的电气距离不超过20m时，可满足变电站内各电气设备上的雷电过电压均在其雷电保证冲击强度之下的要求。由于雷击杆塔反击雷电流极大（360kA），2km进线段导线上出现侵入变电站的雷电波的次数甚低。对应反击侵入波这部分变电站的耐雷指标极高。

然而，由于特高压输电线路导线上容易出现绕击，在雷电直击导线产生的雷电侵入波作用下，变电站电气设备上的雷电过电压特别值得关注。研究表明，此时在变电站门型构至线路进线至第1导杆塔的距离为100m，而第1号至第2号杆塔的距离为420m，其余杆塔之间距离也均为420m的条件下，第1档距（第1号至第2导杆塔）和第2档距（第2号至第3号杆塔）上有电流幅值36kA的雷电直击导线即可引起变电站电气设备绝缘损坏。其余各档距上雷电直击导线侵入波引起变电站电气设备绝缘损坏的雷电流要在160kA以上。根据前述输电线路雷电统击的研究，具有3v水平塔型杆塔的线路其统计助绕击电流为34—111kA。由于雷电流超过111kA的雷击已不可能因避雷线屏蔽作用失效而在导线上出现，按偏严考虑，每年因进线线路绕击引起站内设备损坏的次数和变电站的耐雷指标。通过此例可以看出，由于特高压输电线赂杆塔上绝缘子和空气间隙的雷电冲击放电电压甚高，以及导线上因易于绕击出现直击雷电过电压侵入波的特点，在研究和设计特高压变电站的防雷保护方案时必须考虑线路绕击的直击雷电过电壓侵入波的入波条件及其计算结果。由此例看出线路保护角是影响变电站耐雷指标的重要敏感性因素，保持进线线路具有较小的保护角是非常有益的。

变电二次设备的防雷措施 篇5

关键词：变电站,综合自动化,二次设备,防雷技术

随着电力系统信息化建设的不断提高, 调度通讯、网络等信息设备越来越多, 规模越来越大一方面自动化系统、计算机网络、通讯系统等设备核心元件耐过电流、耐雷电压的水平越来越低, 敏感性提高;另一方面由于信号来源路径增多, 系统较以前更易遭受雷电波侵入, 致使雷电灾害频繁发生, 影响信息系统正常运行, 特别是雷电多发区, 轻者导致性能下降, 重者造成系统损坏。本文介绍了电子设备常见的雷击原因及防护措施, 并针对该技术在施工过程中的应用和规范进行了论述。

1 雷电的成因及主要形式

根据大量科学测试可知, 地球上空存在一个带正电的电离层, 与大地之间形成一个已充电的电容器, 场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升, 或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物 (雨滴、冰雹) , 并由于地球静电场的作用而被极化, 负电荷在上, 正电荷在下, 它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞, 其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷, 从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部, 而带负电荷的水成物在云的下部。

不论是雷云间闪击或雷云对地闪击都有可能发生感应雷而形成电磁场, 当磁场强度到达一定水平将会对电气设备的集成电路造成暂时的、甚至永久性的损坏, 影响电子设备的稳定性, 令通讯设备的传输信号失真等。因此对于自动控制系统而言更应该关注如何有效防止感应雷, 避免 (减少) 感应雷引起的损害。

2 瞬间过电压对电子设备的危害

瞬间过电压使电子设备讯号或数据的传输与存储都受到干扰甚至丢失, 致使电子设备产生误动作或暂时瘫痪重复影响会降低电子设备寿命甚至立即烧毁元器件及设备。这一切都会给生产和工作带来较大损失。

3 雷电对电站的干扰途径

雷云在放电时的电压是很高的, 不可能将电气设备的绝缘耐电压作到这个电压, 事实上雷电的破坏作用主要是由雷电流引起的。它的危害基本可以分为2种类型:一是雷直接击在建筑物上发生的热效应和电动力作用;二是雷电的二次作用, 即雷电流产生的静电感应和电磁作用。电站及其负载的特殊用途决定了它们的作业环境具有广泛性。电站和负载舱体之间通过电缆连接, 连接电缆一般为输电和控制电缆, 电缆贴地铺设。当电站的金属舱体、输电和控制电缆处于雷云和大地间所形成的电场中时, 导体上就会感应出与雷云性质相反的大量电荷。雷云放电后, 云与大地间的电场突然消失, 导体上的电荷来不及立即流散, 因而, 产生很高的对地电位, 即静电感应电压。

4 变电站二次设备防雷保护

变电站的二次设备, 包括站内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等是在一个干扰强度高的电磁环境中运行的, 一般仅做了接地处理, 其耐雷及耐过电压水平较低。多年的运行经验表明, 现时变电站二次设备所损坏的部位, 大部分是远动及监控设备的通信接口、电源接口板、微机保护装置电源接口板、计算机电源接口等部位因此可认为变电站二次设备遭雷击的主要原因是电源线感应雷、信号线感应雷, 本文针对这种感应雷提出相应的防雷保护措施。

4.1 电源系统的防雷保护

安装在变电站内的通信调度自动化系统大多采用交流电源或直流电源为其设备供电。在其整流环节, 一般有较大容量的滤波电容, 对瞬态过电压冲击有一定的吸收作用, 站用变压器低压侧到站用馈电屏用的是屏蔽电缆且设备都有良好的接地, 运用现代防雷技术来分析, 必须增加回路的分流措施。因为其工作接地、保护接地都与其它电气设备采用同一接地装置, 而且设备都处于LPZOB区, 电磁脉冲强度相对较强, 在站用变低压侧虽然有防止线路侵人波的避雷器, 因此必须对这些调度自动化设备的供电回路进行过电压保护。

由于变电站多建在较为空旷的区域电磁强度相对较强, 电力线路和通信电缆很容易遭受到感应雷电的袭击。感应过电压沿着电力线路和通信线路进人设备, 从而将设备损坏。因此, 交流母线处加装第一级电源防护是为了保证整个控制室的安全, 并且将80%的过电压泄散到大地, 起到初级保护的作用。但在交流馈线上仍有部分过电压和第一级电源防雷的残压加在线路上, 因此必须在重要的交流馈线处, 如直流充电屏、UPS (Uninterruptible Power System, 不间断电源) 等, 进行第二、三级电源防护, 从而将过电压抑制到后端用电设备能够耐受的水平。

4.2 通信接口的防雷保护

通信接口过电压防护同电网供电系统相比, 此回路对过电压的敏感程度要高得多, 且这些设备在有过电压的情况下显得非常脆弱, 设备的绝缘耐受水平也相当低。与这些设备相连的有信号线、数据线、测量和控制线路, 并且这些线路基本上是处于LPZOB区域, 也有穿过LPZOA区域的, 线路上的感应过电压相对较强, 根据I E C (International Electrotechnicai Commission, 国际电工委员会) 的测试, 当电磁场强度增大到0.07GS时, 微型计算机设备将产生误动, 丢失数据。而且这些回路运行的安全与否直接关系到一次系统设备的安全, 因此需对重要回路的接口进行过电压防护。

变电站基本采用无人值守, 对一次回路的各种保护、测量、控制、调节信号通过光纤、数据通信网络或载波向远方传送数据。如果采用载波, 由于载波机与微机自动化装置的信号连接线路相对较长, 在变电站附近或变电站遭受直接雷击时, 处在LPZOB区的通信线路将感应出较强的感应过电压, 因此必须在靠近微机自动化装置的信号接口端加装信号避雷器, 同时处在LPZOB区并延伸到LPZOA区的通信线路非常容易感应上雷电过电压, 也必须加装信号避雷器。

5 结语

文中分析了雷电的成因和特点以及对二次设备的干扰途径以及解决方法。通过对雷电的原理及雷击方式进行较为全面介绍, 同时提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策, 确保变电站的防雷及防雷接地网的可靠性, 为设备的安全稳定运行提供有力的保障。

参考文献

[1]关建民.发电厂信息系统的防雷保护[J].电工技术杂志, 2003 (09) .

变电所及其电气设备防雷措施研究 篇6

1 煤矿变电所变压器设备防雷措施

结合防雷保护措施下相关电气参数的计算不难发现:即便是对于接地电阻质量可靠, 接地布置方案合理的煤矿变电所而言, 受到较低雷击电流的因素影响, 仍然会产生较高水平的对地低压线圈电位。从这一角度上来说, 在煤矿变电所变压器的运行过程当中, 若不在低压线圈所对应的位置装设避雷器对其进行防雷保护, 则很有可能导致变电所高压侧变压器装置中性点受到雷击作用力的影响, 而产生较大的电压幅值, 影响其正常运行。从这一角度上来说, 在变压器的高压与低压侧中间位置, 需要配置避雷器, 提高此区域内的防雷保护效果。

在具体的防雷保护措施实施过程当中, 要求针对变电站的每一组主母线线路配置对应的避雷器装置, 以最短连线的方式实现与变压器总接地网的可靠连接。需要特别注意的一点是, 在不同电压等级范围内, 结合所装设避雷线的方式, 线路回路数所对应的主变压器最大电气距离应当执行不同的控制标准, 以确保其防雷效能发挥的可靠。具体的数据示意表如下表所示 (见表1) 。

同时, 在对变压器进行防雷保护的过程当中, 还可以在熔断器内侧位置通过装设避雷器的方式, 降低接地避雷器引下线的敷设长度, 并对接地电阻进行有效的控制。此种防雷保护措施的实施具有良好的经济性以及实用性价值, 值得进一步应用。

2 煤矿变电所配电线路防雷措施

对于煤矿变电所配电线路上方所涉及到的油开关装置、以及刀闸断路器装置而言, 由于其自身的绝缘水平相对较低, 且间隔距离较短, 一旦受到雷电作用力的影响, 则很有可能演变为较大规模的相间短路事故, 造成变电所乃至整个系统的大面积停电。为了对此问题加以有效的控制, 做好相对于煤矿变电所配电线路的防雷工作, 就要求在断路器的高压侧、低压侧分别安装避雷器装置, 将断路器所对应的金属外壳与避雷装置进行同步接线处理。

在此基础之上, 考虑到配电线路在绝缘水平方面的提升是非常有限的, 为了提高配电线路对雷击作用力的防范效果, 需要在实际工作中通过使用瓷性横担的方式, 提高其综合防雷水平。在此基础之上, 还应当从对导线强度的选择入手, 避免配电线路因受到雷击作用力影响而出现断线方面的问题。而针对变电所运行所涉及到的通信线路而言, 也需要在入井位置通过装设熔断器的方式, 布设两处以上的集中性接地, 避免雷电流入侵井下工作面。

3 预防雷电感应影响防雷措施

在雷击作用力的影响下, 所产生放电现象以及电磁脉冲现象有可能会对煤矿变电所弱电设备的正常运行产生比较不良的影响, 所形成冲击点位影响电气设备的绝缘性能, 生成的暂态电磁场也会电气设备的运行产生极大的干扰。为了能够对这一问题加以有效的控制, 要求在防雷保护中落实以下两个方面的问题:其一, 需要通过引入UPS不间断计算机电源的方式, 建立在全数字控制的基础之上, 面向系统提供稳定且可靠的工频正弦电源, 提高其防雷效果;第二, 通过多分支接地引下线的方式, 控制雷电流侵入引下线, 并以截面积在2.5mm²以上的多股铜芯线作为接地线, 改善线路屏蔽性能, 提高整体防雷效果。

4 结论

相关的实践资料反映:在煤矿变电所以及相关电气设备的正常运行过程当中, 若无法对雷击作用力进行有效的处理, 则极有可能产生较大且较为严重的经济、人身损失。相关工作人员需要科学利用各类雷电防护措施, 对变压器设备等关键电气设备进行可靠的防雷保护, 加强对于雷电感应的预防工作, 从而使变电站以及电气设备相对应的避雷效果能够得到有效的提升, 提高其使用价值。本文主要围绕这一问题展开了深入的剖析, 望能够引起各方关注。

参考文献

[1]安淑芳, 陈永明等.氧化锌避雷器带电测试技术在变电所防雷试验中的应用[J].电工技术, 2004 (4) .

[2]张赛忠, 林念萍, 章爱华等.浅谈220kV变电所防雷设计的规范引用[J].现代科技, 2010, 09 (2) .

[3]谷定燮, 周沛洪, 戴敏等.1000 kV交流输电工程防雷保护研究[J].高电压技术, 2006, 32 (12) .

浅谈送变电线路的防雷措施 篇7

1.1 客观存在的问题

因为雷电现象是一种无法预知的自然现象, 即使在世界范围内对送变电线路雷害的认识还是存在着很多无法知晓的部分, 此外送变电线路是架设在空气之中, 加大了自然破坏的可能性。目前观测技术的局限性, 我们还无法准确的测量到每一次线路遭到雷击的相关技术参数, 甚至很难准确的区分雷击故障的闪络类型, 这都会影响我们当前实施有效的雷击预防措施, 这就需要我们不断地提高检测技术, 增强相关检测的准确性。

1.2 设计方面存在的问题

1.2.1 在二十世纪八十年代的时候, 对

220kv和不到220kv的线路设计时并没有向电力部门提供土壤电阻率, 这就导致接地电阻过于随意。有的变电线路的整条线都只是有一个设计值, 但是建设的允许值却比实际值大很多。这些问题都在一定程度上降低了送变电线路的防雷水平。在实际的线路接地装置的改造主要是以设计的电阻值作为判断的, 但是当前使可以降低的电阻迟迟得不到解决。

1.2.2 随着送变电秀线路铺设范围不断

扩大, 对于一些山区来说, 在线路上应该增设双避雷线来保护。但是有些山区有很大的高差, 太挡距, 这就导致实际线路敷设的保护角过大, 这十分不利于避雷线对线路的保护。

1.3 远行维护方面存在的同意

1.3.1 随着使用年限的不断增加, 送变电

线路老化程度越来越严重, 而且有些送电线路的原来的接地电阻就比较高, 在受到雷击之后, 会普遍发现接地电阻值比原来还要高。通过调查分析显示, 有很多是由于历史因素导致的, 例如有些地区的土壤电阻值本来就很高, 铺设路线时设计参数不恰当等等, 有的线路甚至出现了随着运行年限的增加, 接地电阻值越来越高的现象。

1.3.2 在线路杆塔接地方面也存在着很

大的问题, 线路接地设置有很多都达不到预想的标准, 特别是随着线路使用年限的增加, 出现很多接地装置都年久失修、残缺不全等, 这就会导致线路电阻也越来越大, 当前使用的降阻剂对地下线路具有一定的腐蚀作用, 这些损坏都会导致线路防雷性的降低, 甚至导致雷击次数的增加。

1.3.3 在线路接地改造过程中对质量的

把关不是很严格, 没有达到预想效果。接地改造是在线路敷设过程中的一项十分隐秘的工程, 在实际的施工过程中往往漏掉了中间环节的质量检查, 只是做了最后阶段的象征性的检查, 这必然会接地改造工程留下隐患, 导致很多接地装置改造工程达不到预想效果。

2 送电线路的防雷措施

2.1 降低杆塔接地电阻

为了保证变电线路的防雷性, 我们需要对每一个线路杆塔设置接地装置, 并且保证和地线之间连接紧密, 尽可能地保证当雷电击中地线或者通过塔顶时雷电流能够通过接地电阻直接通入到大地, 降低了杆塔的接地电阻, 进一步加强了线路的防雷水平和线路跳闸的可能性, 这也是当前变电线路防雷方法中最为经济的一种方法如果针对500KV的变电线路, 可以有效降低接地电阻5Q, 那么防雷水平就会提高百分之十五到百分之二十, 而跳闸率则可以降低百分之十五到百分之四十五。除此种方法意外, 我们还可以采用对同一条线路进行分段成片的改造, 使相邻杆塔的接地电阻下降。

2.2 架设耦合地线

为了加强线路的防雷性, 我们通常需要降低杆塔的接地电阻, 如果很困难的情况下, 我们可以采用架设耦合地线来降低接地装置的电阻, 也就是在导线下方再架设一条地线, 这样做的主要作用就是可以加强导线和避雷线之间的绝缘性, 增加了雷电分流。通过实践证明这种措施起到的效果是十分显著的, 基本可以降低百分之五十的雷击率。

2.4 架设地线

2.4.1 地线架设

这是高压线路防雷的基本措施, 目的是防止直接雷击导线, 同时减小流经杆塔入地的电流。从而降低塔顶电位。并通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘承受的电压, 实现导线屏蔽, 降低感应过电压。实践表明线路电压愈高, 采用地线的效果愈好。而且地线在线路造价中所占比重也愈低。我国现行规程规定500kv送电线应沿全线架设双地线, 其保护角不大于15n, 山区宜采用较小的保护角。杆塔上两根地线问垂直的距离, 不应超过导线与地线间垂直距离的5倍。另外, 为防止雷击档距中央反击导线, 在档距中央导线与地线之间在15℃无风时的距离S应不小于0.0121+1 (1为档距长度) 。对于500kv大跨越档, 导线与地线问的距离为17.5m。采用三地线和负保护角地线保护500kv的送电线路。

2.4.2 加强架空地线 (避雷线) 的运行与检修

在雷雨季节来I临前, 要重点检查地线锈蚀、短股况, 接地引下线的连接情况, 测试接地装置电阻, 对偏大的要及时处理。每年做春季预防性实验都会把这项工作作为重点来查, 雷雨季节做好被击线路的检查工作, 对损坏的设备应及时更换、修补, 对发生闪络的绝缘子串的导线、地线线央要打开检查, 必要时还需检查相邻挡线夹及接地装置, 确保接地装置的完好性, 减少雷击闪络跳闸率。

2.4.3 完善测试方法, 确保接地装置完好

雷击闪络与接地装置的完好性有直接的关系, 因此降低杆塔接地装置的接地电阻是减少雷击跳闸发生的有效手段。从导泄雷电流的角度讲, 接地电阻应考虑整个泄流通道的电阻, 是接地体电阻、接地引下线电阻和接触电阻的总和。从接地电阻的测试方法上讲, 存在ZC-8型接地电阻测量仪和CA6411型电阻测量仪 (钳形表) 2种方法。使用ZC-8型接地电阻测量仪的测量方法简单, 测量准确, 性能稳定。但只能测量接地体的接地电阻, 而且测量时需拆开所有的接地引下线, 展放几十米的导线, 才能测量, 同时要求所展放的电压线和电流线应与接地体布置方向平行, 否则容易产生测量系统误差。因此, 传统的测量方法不仅工作量大, 而且还要充分考虑布置方式复杂多样的接地体布置方式, 难免产生测量系统误差。使用CA6411型电阻测量仪 (钳形表) 的优点是在接地系统接触良好时, 不用考虑接地体布置方式, 就能准确测量出整个泄流通道的接地电阻, 使用方法简单, 效率高。缺点是在接地系统生锈, 接触不良时, 测量结果误差较大, 同时由于测量整个泄流通道的接地电阻, 不能判断超标电阻值产生的位置。

结语

雷电活动是一个复杂的自然现象, 目前, 人类对于雷电的认识还不全面, 以上所列防霄措施是我局防雷方面的一点经验之谈。防雷工作, 需要电力系统内各个部门的通力合作, 才能尽量减少雷害的发生, 将雷害带来的损失降低到最低限度。

摘要：随着科学技术的不断发展, 电力工程事业也蓬勃兴起并十分快速的向前发展。雷电是一种不可避免的自然现象, 往往会导致高压送变电线路跳闸率的增加, 所以我们应该加强送变电线路的防雷中存在的问题, 并进一步提出了具体的防雷措施, 保证送变电线路的正确运行。

关键词：送变电线路,防雷,问题措施

参考文献

[1]关根志.高电压工程基础[M].北京:中国电力出版社, 2006.

[2]清葵.送电线路运行与检修[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[3]孙提, 牛寅生.湖北省高电压送电线路防雷状况及防雷举措.华中电力, 2006, (I) .

谈变电站的雷击危害及防雷措施 篇8

1 雷电的危害性

变电站的雷电危害主要是通过雷电的机械效应、热效应、电磁效应、闪络放电等引起开关跳闸、电气设备绝缘击穿损坏、烧毁导线、烧毁电气设备、产生过电压,甚至引起火灾和爆炸造成人身伤亡事故。雷击严重时会导致供电线路中断,甚至会造成供电系统瓦解等恶性事故,给国民经济的发展造成重大损失。

2 雷击危害的主要形式

为了防止电气设备遭受雷击而发生事故,通过对雷击危害形式的确定,进而对变电站内的电气设备采取有针对性的防护措施,使其免遭雷击,或击而不闪,闪而不弧,从而保证电气设备安全和稳定运行。

2.1 直击雷过电压

大气中带有电荷的雷云对地电压可高达几亿伏。雷云同地面凸出物之间的电场强度达到空气的击穿强度时,产生的放电现象称为直击雷。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。大气放电产生的强大雷电流直接通过地面建构筑物和地面设备注入大地,在瞬间产生很大的机械振动力和高温使物体遭到破坏。当雷电流通过具有电阻或电感的物体时将产生很大的电压降和感应电压,能击穿电气设备的绝缘层,产生火花,引起燃烧、爆炸,使设备部件熔化,在雷电流流过的通道上物体水分受热汽化而剧烈膨胀,产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000～6000 N,因而可使人体组织、建构筑物结构、设备部件等断裂破碎,从而导致人员伤亡、建构筑物破坏及设备毁坏等。

2.2 感应雷过电压

感应雷是指当雷云来临时地面上的一切物体,尤其是导体,由于静电感应聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷,在雷云对地或对另一雷云闪击放电后,云中的电荷就变成自由电荷,从而产生很高的静电电压(感应电压),其过电压幅值可达到几万至几十万伏,这种过电压往往会造成变电站内的导线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花,从而引起火灾、爆炸,危及人身安全或对供电系统造成危害。此外,在雷电闪击时,由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近形成一个很强的感应电磁场,对变电站内的电子设备造成干扰、破坏,同时使周围的金属构件产生感应电流,从而产生大量的热而引起各种不同程度的火灾。

2.3 雷电侵入波过电压

远方落雷通过直击或电磁感应、静电感应方式从高压输电线路、配电线路、低压电源线路、通信线、电缆线、金属管道等途径侵入变电站,由于管线相对较长,且存在着分布电感和电容,使雷电传播速度减慢,这一现象用波传输理论来说明称为雷电波。雷电波在传输过程中通过不同参数的连接线段或线路端点时,波阻抗发生变化会产生反射、折射,可导致波阻抗突变处的电压升高,加大了对设备的危害。

3 变电站的防雷措施

变电站防雷措施包括外部防护和内部防护2种,外部防护是通过避雷针或避雷带等直接将大部分雷电流引入地下泄放,内部防护则是指对雷电波等侵入的防护。

3.1 变电站的直击雷防护

直击雷过电压保护主要通过装设避雷针及避雷线将雷引到其上面,并安全导入大地,从而保护电气设备、建筑物等不受雷击。电压为110 kV及以上的户外配电装置,设备绝缘等级比较高,一般将避雷针及避雷线装设在构架上。35 kV及以下配电装置因绝缘等级比较低,容易在雷击时引起反击,因此,避雷针及避雷线不适合装在构架上,应装设独立避雷针。独立避雷针宜设独立的接地装置,在非高土壤电阻率地区,其工频接地电阻不宜超过10Ω。当难以接地时,该接地装置可与主接地网连接,使得两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地网反击35 kV及以下设备,要求避雷针与主接地网的地下连接点到35 kV及以下设备与主接地网的地下连接点,沿接地体的长度不得小于15 m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方,避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3 m,否则应采取均压措施,或铺设砾石或沥青地面。构架避雷针应与主接地网相互可靠连接,并在其附近装设集中接地装置。

根据避雷针、避雷线的装设原则及设计经验进行避雷针大概布置,然后经过保护范围的计算来进行调整避雷针的位置以达到最经济、保护范围最广的优化效果,使整个变电站的设备及建筑物均置于保护范围之内。同时,变电站的接地网要严格按照《交流电气装置的接地》(DL/T 621—1997)设计,接地网的工频接地电阻、跨步电压和接触电势要符合规程要求,满足雷电流的泄散和电气设备短路时短路电流的泄散。

3.2 雷电侵入波过电压保护措施

变电站对侵入雷电波防护的主要措施是在变电站内装设避雷器及对与避雷器相配合的进线保护段等进行保护。目前变电站内装置的避雷器主要是氧化锌避雷器,由于氧化锌避雷器除具有较理想的非线性伏安特性外,还有无间隙、无续流、电气所受过电压可以降低和通流容量大,可以用来限制内部过电压等优点。220 kV及以下的配电装置电气绝缘与氧化锌避雷器对过雷电流为5 kA幅值的残压进行配合,330 kV、500 kV配电装置电气设备绝缘与氧化锌避雷器通过10 kA幅值的残压进行配合。

对变电站进线实施防雷保护,其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时,将有行波沿导线向变电站行进,其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压。线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此,在线路进入变电站段装置线路避雷器,可以阻止雷电波侵入变电站对站内电气设备造成危害。

主变压器的基本保护措施是在靠近变压器安装避雷器,防止线路侵入的雷电波损坏其绝缘。装设避雷器时,要尽量靠近变压器,并尽量减少连线的长度,以便减少雷电电流在连接线上的压降。根据不同的电压等级,避雷器的保护长度不同,设计必须先计算避雷器的保护范围,布置设备时应尽可能把避雷器布置在至主变压器及各被保护设备较近的中心位置,如避雷器至主变压器的保护范围超过最大允许距离时,应在变压器附近增设一组避雷器。

避雷器至电气设备的允许距离还与雷雨季节经常运行的进线回路数有关。进线回路数越多则允许距离可相应增大。断路器、隔离开关、耦合电容器等电气设备的绝缘水平比主变压器高,因此,避雷器到这些设备的最大允许安全保护距离可增加35%。金属氧化锌避雷器至主变压器间的最大电气距离见表1。

变电站的母线一般都比较长,应根据变电站的重要性和进出线回路数等条件,并通过对配电装置各出线及变压器出口装设的避雷器保护距离计算,如果保护距离不能满足对母线的安全稳定运行,则需要在母线上加装避雷器。

3.3 变电站弱电设备的防雷保护

为保证变电站弱电设备的正常稳定运行,防止雷击电磁脉冲和其他雷击方式的干扰和影响,可从以下几方面采取防护措施:①采用多分支接地引下线,使通过接地引下线的雷电流大大减小。②除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外,在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。③改进泄流系统的结构,减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。④改善屏蔽,可采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。⑤所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆,屏蔽层公用一个接地网。⑥在控制室、380 V配电室及通讯室等弱电设备室敷设等电位环形接地母线,所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。

4 变电站防雷接地

接地是避雷措施最重要的环节,不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷,都将通过接地装置导入大地。没有合理而良好的接地装置,所有的防雷方案及设施如同虚设,因此,接地处理在防雷设计中的重要性不容忽视。如有的避雷针、避雷器必须通过2根专用的接地引下线与主接网可靠连接,同时在其附近增加集中接地装置,以达到加强对雷电流的泄流效果。所有带电设备的金属外壳均与主接地网可靠焊接。主接地网的接地电阻必须满足接触电位差和跨步电位差所需的接地电阻值。

5 结语

变电站防雷设计是一项复杂而重要的工作,其目的是提高变电站的防雷性能,降低变电站的雷击跳闸率及由雷击引起的各种危害。变电站防雷设计时应综合考虑系统的运行方式、电压等级及变电站在系统中的重要性,变电站所处地区的雷电活动强弱情况、地形地貌特点、土壤电阻率的高低及设备性能和用途等条件,并参考当地变电站的运行经验,进行技术经济比较,采取最合理的防雷措施,以达到确保变电站安全稳定运行。

参考文献

[1]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.

[2]中华人民共和国电力行业标准.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 620—1997)[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3]中华人民共和国国家标准.建筑物防雷设计规范(GB 50057—94) [M].北京:中国计划出版社,2010.

变电站二次系统的防雷技术分析 篇9

【关键词】变电站防雷;二次系统;防雷保护;技术措施

Lightning Protection Technology substation secondary system analysis

Zhuang Xin-fu

（Xinjiang Yili Electric Power Survey and Design Institute of Water ConservancyYiningXinjiang835000）

【Abstract】Lightning has been an important influence endanger the safe operation of the substation. With the renovation and construction of digital substation， substation secondary lightning protection system to do is even more important. This paper describes the characteristics constitute substation secondary system， and thus reveal the relationship between lightning hazards associated with the secondary system. On this basis， the main form of lightning hazards conducted and summarized， and finally put forward specific technical measures substation secondary lightning protection system.

【Key words】Substation lightning;Secondary system;Lightning protection;Technical measures

1. 前言

随着电力体制改革的推进，变电站数字化改造与建设也不断深入发展，综合自动化变电站的不断增多，雷电对弱电设备的危害问题日益突显出来。从国内有关报道和变电站运行的实际来看，变电站二次设备遭受到雷击，造成设备损坏、通信中断、系统退出等情况普遍存在。这不仅严重威胁电网的安全运行，而且给人们的生活带来了诸多的不便。笔者结合工作实践，针对变电站二次系统的特点，通过对雷电波危害的途径分析，结合当今弱电防雷的一些技术和供电局变电站的情况，探讨变电站二次系统防雷措施。

2. 变电站二次系统的结构特点

（1）变电站二次系统，是指变电站的内保护设备、自动化设备、通信系统、计算机网络设备及监控系统、交直流电源系统等各种二次设备的总称。二次系统集中了变电站自动化监控管理的重要设备，其具有微机监测、监控、保护、小电流接地选线、故障录波、低频减载、“四遥”远传等功能，在电力调度自动化领域起着举足轻重的作用。

（2）由于二次系统内部连接线路纵横交错，当雷击附近大地、架空线路和雷雨云放电时直接形成的，或者由于静电及电磁感应形成的冲击过电压，极易通过与之相连的电源线路、信号线路或接地系统，通过各种接口，以传导、耦合、辐射等方式侵入自动化系统，从而可能造成危害系统正常工作甚至破坏系统的雷击事故。

3. 雷电放电对变电站二次系统的主要危害形式

雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电侵入地面建筑物或设备造成灾害是多途径的，一般来说，有直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压的侵入、反击等。

（1）直接雷击：主要破坏力在于电流特性而不在于放电所产生的高电位，它所产生强大的雷电流转变成热能将物体损坏。

（2）感应雷击：从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动区几乎同时出现两种物理现象——静电感应和电磁感应，这两种现象可能造成称之为感应雷击的危害形式。

（3）电磁脉冲辐射：当闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化，脉冲电流向外辐射电磁波，这种电磁脉冲辐射虽然随着距离的增大而减小，但却比较缓慢，闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬间电磁脉冲极其敏感的现代电子设备上，造成设备的损坏。

（4）雷电过电压的侵入：直接雷击或感应雷都可以使导线或金属管道产生过电压，这种过电压沿导线或金属管道从远处雷区或防雷区域外传来，侵入建筑物内部或设备内部。

（5）反击：在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。

4. 变电站二次系统进行防雷保护的技术措施分析

弱电设备抗过电压能力低，在雷雨季节极易受到雷电波的侵害，造成设备的损坏和误动作。弱电设备的电源系统可能受到侵入过电压和感应过电压的危害，在实际运用中应加装电源防雷保护器SPD进行多级保护，将过电压降低到无危害的水平，对于引入控制室的信号线，网络线和微波馈线，均应加装信号防雷保护器，保证自动化系统、远动设备及通信的正常工作。对于弱电设备的防雷保护，总体来说是一个综合性的问题，长期的防雷实践告诉我们，在防雷中从直击雷防护到接地、均压、屏蔽、限幅、分流、隔离等多个环节都要认真对待，才能确保设备的安全。

4.1接地与均压。

（1）接地是提高二次设备防雷水平最直接、最有效的一个措施，所有雷击电流均可以通过接地网引入大地，可靠的接地可以有效的避免电涌电压对二次设备造成危害。防雷规范对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。

（2）接地与均压是相辅相成的，所谓均压就是要在同一层面、同一房间内的四周设置一闭环的接地母线带，在同一房间里的所有仪器、设备的壳体、电力电缆、信号电缆的外皮和金属管道等应分别直接就近连接到接地母线上，并连接牢固，以保证各个接地点的等电位。雷电流的幅值非常大，陡度很高，其流过之处相对零电位的大地立即升至高电位，周围尚处于大地零电位的物体会产生旁侧闪络放电。这种旁侧闪络不仅会导致装有易燃易爆物的建筑物失火和爆炸，而且其放电过程所伴随的脉冲电磁场会对室内电子设备造成感应电位，使其受到损害。完善的等电位可有效防止非等电位体间电位差造成事故。

4.2屏蔽。

（1）屏蔽指的是采用屏蔽电缆、各种人工的屏蔽箱、盒、法拉第屏蔽笼和各种可利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子设备上的电磁脉冲干扰，需强调的是屏蔽体外壳必须有效接地，进入屏蔽室的各种电源线、信号线都必须采取有效的电磁脉冲隔离和高频电磁波滤波装置过滤，否则一根来自干扰源环境中未经过滤波器或隔离的导线，都将使屏蔽笼失去屏蔽作用。

（2）一般来说，为减少外界雷电电磁干扰，通信机房及通信调度综合楼的建筑钢筋、金属地板构架等均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。设备对屏蔽有较高要求时，机房六面应敷设金属屏蔽网，将屏蔽网与机房内环行接地母线均匀多点相连。

4.3分流与隔离。

（1）分流的主要作用是把可能的直击雷用接闪器经多根分散的接地引下线直接连到接地装置，将雷电流分流散入地下，以免在每根接地引下线上流过过大的雷电流以及周围产生的强大电磁场造成大的干扰。由接地引下线将直击雷的雷电流有效引入地下，而非窜入弱电设备工作区域。需要强调的是，建筑物顶部各种装置（如微波接收器等）的外壳都应与主接地引下线或接地带呈放射性连接，且设备的外壳不应有串接之处，前者是避免雷电流在非接地引下线上产生强感应电位，而后者是避免雷电流串入设备后造成设备损坏，为保证散流效果，接地引下线要有足够的面积，特别要防止接地引下线中途腐蚀断裂或中途串有设备。要经常性对接地引下线及地网进行测量和检查。

（2）对于不同接地网之间的通信线宜采取防止高、低电位反击的隔离措施，如光电隔离、变压器隔离等。在电力调度通信综合楼内，需另设接地网的特殊设备，其接地网与大楼主接地网之间可通过击穿保险器或放电器连接，可用地电位均衡器或220V低压氧化锌避雷器（箱），通流容量应大于10kA，残压不超过1.5KV。以保证正常时隔离，雷击时均衡电位。

4.4限幅。

（1）在过电压可能侵入的所有端口，设置必要的保护装置。在弱电系统的信号出入线上装设多级防雷保护装置，将侵入弱电系统的冲击过电压抑制在系统允许的程度内。并且，各种低压防雷器但应遵循接线尽量短的原则，直接装于被保护的电路点上。

（2）电源线路侵入波过电压可能是电源配电线路遭直击雷，也可能是空间雷电电磁脉冲在电源配电线路上感应的过电压。对于变电站站用低压电源线路或220V直流电源线路侵入波过电压应按照电源分级保护、逐级泄流原则，进行四级防雷保护设置，采用三相电源防雷箱、单相交直流防雷器、防雷插排等防护措施，在电源进入弱电设备前，全面限制电源线路侵入波过电压。

（3）对于装置之间到通信管理机485通信控制线、到调度及后台通信控制线、载波高频通信电缆、电话线等信号线路防雷采用全面拦截原则，分别采用控制信号防雷器、过电压保护器等相应的防雷设备。当信号线路感应到过电压产生过电流时通过信号浪涌保护器将电流泄放到大地，从而达到保护后端设备的目的。

5. 结束语

变电所的防雷措施 篇10

1 雷电对110 k V变电站的危害分析

雷电对110 k V变电站的危害主要包括两个方面: (1) 感应雷。当雷电击中防雷系统后, 会产生电磁脉冲和雷电放电, 雷电电压会通过电缆或金属管道对变电控制室内的设备造成非常严重的电磁干扰, 并给整个电力系统带来严重的损害。根据相关研究显示, 雷电击中变电站的防雷系统时, 雷击产生的过电流经过避雷接地引线, 会在其周围产生强大的电磁场, 并在变电站内的设备上产生过电压, 影响设备的正常运行;雷电电流经过变电站的内接地网进入到大地时, 会在接地网上产生冲击电位, 而接地网会产生一定的反击现象, 导致局部放电, 这会严重影响变电设备的绝缘性能。 (2) 直击雷。雷电直接击中变电站的设备时, 会产生强大的电流, 进而在设备上形成强大的电压。当雷电流通过变电设备时, 会产生机械效应、热效应等, 而这些效应会对各种变电设备造成严重的破坏, 严重危害着变电站的安全运行。

2 110 k V变电站的防雷保护措施

2.1 在电源入口处安装浪涌保护装置

雷电波具有峰值高、能量大的特点, 应在电源入口处安装相应的浪涌保护装置。当电源入口遭到雷击时, 雷电波经过浪涌保护器后, 仍然会存留一些能量较高的信号, 会对电源系统造成一定的损害。因此, 当安装了浪涌保护装置后, 还应安装低通滤波器对雷电波进行过滤, 然后再安装压敏电阻。压敏电阻具有良好的非线性, 能够将电压控制在安全范围内。上述设备可有效地吸收雷电波的能量, 避免雷电波对电源造成损害。

2.2 安装避雷装置并定期维护

可通过引导设备或雷击电流拦截装置将雷电流引入大地, 以起到保护变电站系统和变电设备的作用。110 k V变电站中安装避雷装置是在放电未影响变电站设备或带电云层未放电时, 及时地通过接地装置将雷击电流引到地面, 防止雷击电流对变电站系统和电力设备造成影响。避雷装置包括避雷器、避雷线和避雷针等, 可根据变电站的实际需求选择相应的防雷装置, 例如, 在大型变电站中, 可在变电系统架构上安装避雷线或者避雷针;在规模较小的变电站中, 可采用独立避雷针进行防雷保护;在特殊情况下, 避雷线和避雷针可综合安装使用。避雷线和避雷针应严格按照相关要求进行安装, 以保证接地装置、电流引流线等的安装质量。

2.3 变电站的接地保护

防雷接地保护的工作原理是通过降低雷电流通过接地保护装置时的对地电位, 以防止雷电流对变电站设备造成损害。因此, 接地的质量对接地保护的保护作用具有很大影响。变电站的独立避雷针应安装单独的接地保护装置, 变电站建筑物中避雷网的引下线应与建筑物的环状基础、通长主筋进行焊接, 然后与室外的人工接地体进行连接, 与工作接地共同接地, 形成相应的等电位效应。此外, 为了保证接地防雷装置的安全性和可靠性, 引下线应≥2根, 对于土壤电阻较高的地区, 应采用多根引下线, 以此降低雷击的接地电阻。在安装引下线时, 应保证电气接触良好, 机械连接牢固, 保证引下线能够充分地发挥作用, 防止变电站受到雷击的损害。

2.4 变压器的防雷保护

变压器是变电站的重要组成部分, 其运行质量直接影响着变电站的综合供电服务水平。因此, 110 k V变电站应该将变压器的雷击防护作为重点。对于110 k V变电站变压器的防雷保护, 应在变压器的中性点上安装避雷器, 并在变压器上安装分级绝缘综合防雷装置, 相线首端的绝缘性应高出变压器中性点的绝缘水平。此外, 在进行变压器的防雷保护设计时, 应该将中性点设计成无间隙或有间隙的与金属氧化物相结合的综合防雷装置, 以提高变电站变压器的整体防雷性能。

2.5 变电站的进线防雷保护

为了降低阀型避雷器的负担, 保证其能充分发挥作用, 应采用进线保护进行配合保护。进线保护能起到两方面的作用: (1) 利用进线段限制经过避雷器的冲击电流; (2) 进入变电站的雷电过电压波在经过进线段时, 会受到进线防护的冲击电晕作用, 使雷电电压波的幅值和陡度降低, 可起到对变电站的保护作用。因此, 在靠近变电站进线0.5~1.5 km处安装避雷线, 可有效降低雷电对变电站的损害。

2.6 变电站对侵入波的防雷保护

变电站对侵入波的防雷保护是指在进线端安装阀型避雷保护装置, 将防雷保护装置安装在引入端, 下端接地、上端接在线路中 (通常为变电站母线) 。阀型避雷保护装置的基本元件包括非线性电阻、火花间隙等。目前, 普遍采用的阀型避雷保护装置有SFZ系列阀型避雷器、FS系列阀型避雷器等, 应根据变电站的实际需求选用合适的阀型避雷保护装置, 这样能有效地增强变电站抵御侵入波的能力。

3 结束语

综上所述, 雷电对变电站造成的损害是无法估量的, 对社会和电网建设都有很大的影响。因此, 110 k V变电站的防雷保护对整个电力系统的安全运行具有非常重要的意义。

参考文献

[1]黄萍.110 kV变电站防雷保护探析[J].企业科技与发展, 2012, 25 (19) :37-40.

[2]刘军亭.110 kV变电站综合防雷措施[J].农村电气化, 2014, 12 (06) :21-22.