变电站的防雷措施研究

变电站的防雷措施研究（精选9篇）

变电站的防雷措施研究 第1篇

变电站的防雷是一项系统工程, 为此变电站在设计中已经予以充分考虑。但是由于各种因素的限制, 变电站的防雷设计并不能完全满足现场实际要求。这就需要根据现场实际运行中暴露出来的问题, 进行针对性地改进。

一般来说, 变电站的防雷主要由以下几个方面构成:

1.1 对直击雷的防护

变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针, 将变电站的进线杆塔与室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。为了防止避雷针落雷时对被保护物产生反击, 避雷针与被保护物应保持一定距离。

1.2 对雷电入侵波的防护

变电站的防护雷电入侵波危害的主要方法是在变电站的进线段装设避雷器, 在进线段杆塔上装设一段 (1~2km) 避雷线, 以限制雷电流。另外, 在变电站母线上装设避雷器, 在用电缆引出的架空线上电缆接头附近亦装设避雷器。

2 新安太堡110k V变电站概况与雷击事故经过

中煤平朔公司新安太堡110k V变电站是安太堡矿区的主要电源点, 共有2路110k V进线, 12路35k V出线。该站双回110k V电源引自朔州地区公用电网, 110k V系统和35k V系统均采用双母线接线方式, 安装3台40000k VA主变压器, 110k V设备与主变压器户外安装, 35k V设备户内安装。

2011年7月10日当夜雷电活动频繁, 19时26分, 2#、3#主变压器同时跳闸, 同一时刻322、324出线跳闸。事故发生时运行人员看到站内东北角避雷针有火球落下, 表明该站被直击雷击中。

2011年8月25日中午雷电活动强烈, 12时44分, 2#、3#主变压器同时跳闸, 同一时刻322、324出线跳闸, 故障特征与第一次较为相似。

两次雷击事故均造成两台主变跳闸, 造成大范围停电, 给矿区的正常生产与生活造成了严重影响。因此, 必须进行必要的研究, 采取相应的改进措施, 以避免此类事故频繁发生。

3 两次雷击事故分析

跳闸时事故报文如下:

3.1 2011年7月10日跳闸

3.1.1 19°26′30″2#主变102#开关间隙零序保护动作, 间隙零序电流I0j=16.

20A, 间隙零序电压U0j=0.04V;同一时刻3#主变103#开关间隙零序保护动作, I0j=7.40A, U0j=0.01V。

3.1.2 19°26′30″35k V出线322#开关过流Ⅱ段或限时速断动作, Ia=26.

31A, Ib=26.71A, Ic=35.51A;同一时刻35k V出线324#开关过流Ⅱ段或限时速断动作, Ia=15.36A, Ib=15.23A, Ic=0.30A。

3.2 2011年8月25日跳闸

3.2.1 12°44′32″2#主变102#开关间隙零序保护动作, 间隙零序电流I0j=18.

33A, 间隙零序电压U0j=0.02V;同一时刻3#主变103#开关间隙零序保护动作, I0j=9.98A, U0j=0.04V;

3.2.2 19°26′30″35k V出线322#开关过流Ⅱ段或限时速断动作, Ia=1.

13A, Ib=22.67A, Ic=1.68A;同一时刻35k V出线324#开关过流Ⅱ段或限时速断动作, Ia=20.26A, Ib=11.26, Ic=0.22A。

根据事故报文, 结合现场实际情况, 可初步作出以下结论:

(1) 该站由于供电安全需要, 35k V侧采用中性点直接接地方式, 所以本站3台主变压器均采用Y, yn0接线组别。根据地方电网要求, 1#主变中性点直接接地, 2#、3#主变中性点不接地。雷击事故发生时, 电网产生了很大的零序电流并反映到3台主变, 其中1#主变中性点直接接地, 零序电流通过中性点接地开关流入大地, 零序保护未动作;而2#、3#主变中性点不接地, 零序电流在中性点保护间隙放电瞬间流入大地, 同时造成间隙零序保护动作跳闸。

(2) 两次故障均造成322#、324#开关跳闸。经运行人员指认, 322#、324#同塔双回35k V线路与110k V向安双回线 (其中一路为该站电源) 有较长一段在山顶并行且距离较近。两次主变跳闸的同时, 322#、324#同塔双回线路也同时跳闸, 这表明两种电压等级线路平行接近的环境影响是35k V双回线雷击跳闸的可能原因。现场调查发现, 本站建在山南侧坡上, 变电站南侧为季节河河滩, 因雷电易向低电阻率河滩侧活动, 从山坡向本站落雷的可能性较大。

(3) 两次雷击造成2#、3#主变间隙零序保护动作跳闸, 降低了2#、3#主变中性点工频电压, 对主变起到保护作用。但调查发现该站三台主变间隙保护为棒-棒间隙, 用细螺纹调节间距, 但有较严重锈蚀;经多次放电, 棒端的放电尖端形状受到破坏。

(4) 第一次雷击时雷击运行人员看到站内东北角避雷针有火球落下, 表明有直接雷击中, 但站内无设备未损坏, 表明防直击雷设施起到作用, 接地装置也满足防直击雷要求。但经现场调查与计算, 变电站南侧两支架构避雷针高度不足, 保护高度为7.3m, 低于110k V设备高度11.0m, 出现雷电保护失效的"锅底区", 失效区内设备雷击损坏可能性是存在的。

4 改进方案

通过事故分析, 新安太堡110k V变电站发生雷击事故的原因是多方面的, 需要多方面着手, 多管齐下, 才能减小雷击事故发生的概率。按照改进系统防雷保护的薄弱环节、改善继电保护总体功能等原则, 具体实施如下方法。

4.1 为了减少线路雷击接地故障, 首先应校验110k V架空线路避雷线的保护范围。

如保护范围存在死区, 可考虑在该范围110k V杆塔上装设线路避雷器。现变电站内110k V进线侧无避雷器, 考虑到本站常用方式为一线投运、另一线备用, 进线侧增设避雷器后, 可以防止雷电波侵入进线端而损坏站内设备。

4.2 110k V与35k V线路平行临近的区段落雷可能性较大, 为了

改善该段线路的防雷性能, 应在110KV与35KV线路平行临近的区段的山顶铁塔上加装两到三组线路避雷器。

4.3 为防止避雷针防雷死区可能导致的直击雷造成设备损坏,

应在2#、3#变压器之间架构上加装一支避雷针, 在35k V主墙外加装一支避雷针, 可彻底消除防雷死区。

4.4 110k V供电线路首端所设置的零序过流Ⅱ段与主变间隙零序时间整定值均为0.

5s, 会出现谁先“跑完时间”导致跳闸的“出口竞赛”, 时间定值配合应作调整。从保护主变和减少系统潮流扰动双重考虑, 应调低间隙动作时间。

4.5 变电站中性点间隙保护应当完善。

三台主变间隙保护为棒-棒间距, 存在有严重的锈蚀和棒端受损, 间隙存在差异, 应改为球形间隙并做高压试验确定间距。

5 结束语

经过将近半年的研究与整改, 上述措施已经付诸实施。在2012年雷雨季, 雷电活动强度与2011年相当, 而新安太堡110k V变电站未发生类似的雷击事故, 初步判断这些措施已经产生了积极的作用。实践证明, 新安太堡110k V变电站的防雷研究取得了一定的成果, 产生了较大的应用与推广价值, 为其它受雷击危害较重的变电站提供了一种解决问题的思路。

参考文献

[1]秦家远, 阮江军.变压器中性点过电压综述[J].华中电力.2006.1.[1]秦家远, 阮江军.变压器中性点过电压综述[J].华中电力.2006.1.

变电站的防雷措施研究 第2篇

关键词：110kV变电站；防雷措施；接地技术

随着国民经济的快速发展以及科学技术水平的不断提高，110kV变电站作为电力系统重要组成部分，承担着电力输送及分配的重要任务，而雷击事故严重威胁到变电站的安全运行，所以必须在110kV变电站采取有效的防雷防护措施，这对于110kV变电站运行的安全稳定性有着重要意义。

一、雷电对110kV变电站威胁及破坏

对于110kV变电站来说，来自雷电灾害的威胁有两方面，分别为直击雷和感应雷。其中直击雷是对变电站乃至整个电力系统危害最大的雷击方式，是带电云层放电时直接击中110kV变电站的电力设备而进行放电的一种灾害形式。由于带电云层直击放电时间短、电荷量大，所以产生的瞬间放电具有超高电压和超强电流，而这些高电压强电流的冲击远远超过了110kV变电站电力装置的承受范围，从而对电力设备造成大规模破坏，而直击雷放电时一般伴随着热效应和机械效应的产生，导致物体遭受严重的撕裂、扭曲以及爆炸等灾害发生，对电力系统造成二次破坏。对于感应雷，顾名思义可以是由于电磁场感应而引发的雷电灾害，感应雷属于直击雷的附带灾害，当有直击雷对变电站的电力系统或者附近建筑等发生发电时，强电流通过金属管道或者电缆线会与110kV变电站的控制室中的电力设备和电气设备造成严重的电磁干扰，进而影响整个电力系统的正常运行。一般的，常见的感应雷会在雷击发生泄流入地之后，接地电网上会有一定的反击现象，进行局部放电，造成电气设备的绝缘性能降低，或者雷电流经过防雷接地引下线时周围的电磁场对变电站的设备产生暂态电压，影响变电站设备的正常运行。

二、110kV变电站的防雷保护措施

（一）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。

（二）安装防雷装置并定期维护

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。110kV变电站中安装防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。防雷装置包括避雷器、接闪线和接闪针等，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接闪线或者接闪针；在规模较小的变电站中，可采用独立接闪针进行防雷保护；在特殊情况下，接闪线和接闪针可综合安装使用。接闪线和接闪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。

（三）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。变电站的独立接闪针应安装单独的接地保护装置，变电站建筑物中接闪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。

（四）变压器的防雷保护

1.三绕组变压器的防雷保护。就双绕组变压器而言，当变压器高压侧有雷电波入侵时，通过绕组间的静电和电磁耦合，会使低压侧出现过电压，但实际上双绕组变压器在正常运行时，高压和低压侧断路器都是闭合的，两侧都有避雷器保护，所以一侧来波，传递到另一侧去的电压不会对绕组造成损害。三绕组变压器在正常运行时，可能出现只有高、中压绕组工作而低压绕组开路的情况。这时，当高压或中压侧有雷电波作用时，因处于开路状态的低压侧对地电容较小，低压绕组上的静电分量可达很高的数值以致危及低压绕组的绝缘。因此为了限制这种过电压，需在低压绕组出线端加装一组避雷器，但若变压器低压绕组接有25m以上金属外皮电缆时，因对地电容增大，足以限制静电感应过电压，故可不必再装避雷器。三绕组变压器的中压侧虽然也有开路的可能性，但其绝缘水平较高，所以除了高中压绕组的变化很大以外，一般都不必装设限制静电感应过电压的避雷器。

2.自耦变压器的防雷保护。为了减小系统的零序阻抗和改善电压波形，自耦变压器除了高、中压自耦绕组外，还有一个三角形接线的低压绕组。在这个低压绕组上应装设限制静电感应过电压的避雷器。此外，由于自耦变压器中的波过程有其自己的特点，因此其保护方式与其他变压器也有所不同。

3.配电变压器的防雷保护。配电变压器的高压侧装设氧化锌或阀式避雷器保护，避雷器应尽可能靠近变压器装设，其接地线应与变压器的金属外壳以及低压侧中性点连在一起共同接地，并应尽量减少接地线的长度，以减少其上的电压降。这样避雷线动作时，作用在变压器主绝缘上的电压主要是变压器的残压，不包括接地电阻的电压降，这种共同接地的缺点是避雷器动作时引起的地电位升高，可能危及低压用户安全，应加强低压用户的防雷措施。运行经验证明，如果只在高压测装设避雷器，还不能免除变压器遭受雷害事故，这是因为：一是雷直击于低压线或低压线遭受感应雷时，因低压侧无避雷器，使低压侧绝缘损坏。二是雷直击于低压线或低压线遭受感应雷时，通过电磁耦合，在高压侧绕组也出现了与变比成正比的电压，称为正变换过电压。由于高压侧绝缘的裕度比低压侧小，所以可能造成高压侧损坏。三是雷直击于高压线路或高压线遭受感应雷使避雷器动作，接地电阻上流过很大的冲击电流时产生的压降将同时作用在低压绕组上，通过电磁耦合，按变比关系在高压绕组上感应出过电压，称为反比换过电压。由于高压绕组出线端的电位受避雷器固定，在高压绕组上感应出的这种过电压将沿高压绕组分布，在中性点上达到最大值，可能击穿中性点附近的绝缘，也会危及绕组的纵绝缘。因此，还应在配电变压器低压侧加装避雷器。

三、结束语

雷击事故对变电站造成的破坏是不可想象的，所以变电站采取有效的防雷保护对电力措施，对于维持变电站整体电力系统的安全运行有着重要意义。110kV变电站在设计且安装防雷保护措施时，必须要综合考虑变電站的实际防雷需求，从而保障变电站运行的安全稳定性，从而为社会生产及日常生活提供优质的电力服务。

参考文献：

[1]方遒.110kV变电站的防雷保护措施探析[J].电子制作，2014，（1）.

[2]邓园铭.110kV变电站的防雷保护措施探析[J].科技与创新，2014，（7）.

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变电站的防雷措施研究 第3篇

关键词：变电站,综合自动化,保护措施

变电站综合自动化系统受雷电影响较大, 且易遭受严重破坏, 其主要原因还在于变电站综合自动化系统的雷电耐压强度不高、防雷电入侵途径不够完善, 因此变电站综合自动化系统需要继续完善防雷保护措施。伴随着工业自动化和通信技术水平的提高, 为保证变电站系统的可靠运行, 预防雷电过电压、探讨变电站综合自动化系统防雷保护措施已是变电站可靠性和安全性设计的重要组成部分。

1 变电站综合自动化的含义

1.1 变电站综合自动化概述

变电站综合自动化指的是将传统的二次变电站设备经过功能的组合与优化设计, 利用先进电子信息技术, 实现对全变电站的主要设备和基本线路的自动监视、并在其监控下从根本上实现其保护、调度通信等有利于变电站综合自动化系统运行的功能。

1.2 变电站综合自动化的特点

变电站综合自动化系统是一个整体, 它拥有许多独特的特点, 其主要表现为, 可以采集数据和信息、方便地监视和控制设备的程序运作;变电站综合自动化系统的应用将为工作人员提供现场数据采集以及信息控制支持。

1.3 变电站综合自动化的组成

构成变电站综合自动化的主要组成部分有三种, 即分布式, 集中式和分层分布式, 共同作用于变电站综合自动化系统的运行。例如, 分布式结构首先将相关的计算机设备连接到可以共享资源的网络上, 然后对其进行分布式处理;集中式结构一般采用功能较强的计算机对数据集中进行计算和处理;分层分布式系统结构控制处理变电站控制层次和对象设置的二层式分布, 它以被分为变电站层、通信层和间隔层。

2 变电站综合自动化系统功能

2.1 在线运行可靠

与常规的自动装置相比, 变电站综合自动化系统具有明显的竞争优势, 由于它的所有子系统都配备了故障自诊功能, 例如微机系统的保护装置、自动装置等等。所以, 在线运行可靠是变电站综合化系统的主要功能之一。

2.2 先进的通信功能

变电站综合自动化系统作为一种新型的应用系统, 它的通信接口是微机保护用于变电站综合自动化的必要条件。也就是说, 即使在系统容量比较大时, 它能够根据以太网的应用情况迅速、有效地解决通信问题。

2.3 远方整定的功能

在远方整定操作过程中, 可以明显地观察到:保护装置收到修改确认命令之前, 系统可以按照原定值持续运行, 只有接到命令后, 才可以重新写入定值运行。更重要的是, 操作其间, “保护始终退出”现象充当着重要角色, 此种功能大大提高了供电连续的可靠性。

2.4 远方投入及切除保护功能

在实际操作的应用过程中, 变电站综合自动化和远方投入及切除保护功能类似常规连接片, 即软件控制开关或以看作软连接片, 并且连接着常规连接片。另外, 自从软连接片技术有效应用于微机保护之后, 实现应用操作很容易实理程序保护的标准化。

3 变电站综合自动化系统保护措施

3.1 合理设计变电站综合自动化系统

对于变电站综合自动化系统来说, 微机保护与传统继电保护存在很大的不同点, 微机保护有继电保护功能的硬件电路, 也有保护和管理功能的软件。其具体功能系统表现为:数据采集系统, 微型计算机系统, 供电电源等。

3.2 变电站综合自动化的防雷保护措施

一般来讲, 经过各种各样防护措施的实施, 变电站综合自动化可以不断控制雷击电流, 使之缩减在一定的所限范围之内, 从而保证系统设备的正常运行。

(1) 在变电站综合自动化的各个设备中, 相应地加入防雷设置部件, 比如网卡、调制解调器之类的设置, 然后用这些设备将网线、电话线与局域网、广域网连接在一起, 在它们的两端加装以太网信号线防雷器和电话线信号防雷器。

(2) 计算机的串口和并口两种信号传递端口等也应在两端加装数据专线防雷器二次设备的通信接口处加装工业信号防雷器, 并对雷电电磁脉冲产生的地电位反击安装等电位连接器, 从而全面保护变电站中的网络传输系统。

(3) 对CT和PT后端的电子设备的保护至关重要。因为变电站的CT和PT是采样进入二次系统, 为了将防护质量进一步提高, 可以应用双层保护, 即将从互感器窜入的雷击电流控制在线路能够承受的范围之内, 只有这样才能保证系统的正常运作。

(4) 关于检测变压器的异常, 最有效的方法就是温度传感器和温度控制器组成温度检测回路, 大部分变电站二次综合自动化系统都已经将之设为变压器温度检测部分。比如说, 当雷击出现, 温度检测和报警回路中会产生极高感应电压, 回路中的设备将被烧毁。

(5) 接地是防雷的基础。对变电站而言, 为降低雷击电压, 必须建立联合共地的运行方式。通常可以分开统一的单点接地与防雷接地系统, 防止杂散电流干扰。在雷电期间, 应通过低压金属氧化锌避雷器相连于建筑物底层接地系统中, 最好采用全屏蔽线和统一接地。

(6) 对于变电站来说, 其防护系统除采取统一接地外, 还要针对供电电源、通信线路设备等加以保护。虽然单级保护简单, 但可靠性非常的差, 所以一定要实施更加有用的多级保护电源措施, 更好地保护电源及其后续的主控微机。

毫无疑问, 防雷设施是预防性的, 变电站综合自动化化系统的防雷保护要用发展和科学的眼光, 遵循“整体防御、综合治理、多重保护”的方针, 才能最大限度地保护变电站综合自动化系统的安全稳定运行。

4 结束语

综上所述, 通过以上种种保护措施, 变电站综合自动化系统必将摆脱不安全因素所带来的应用故障。防雷保护措施的实行, 无论是对系统的电源还是信号, 都将起到有效的保护作用, 雷电电磁脉冲被层层削弱也能有效降低雷击危害的程度。因此, 先进的综合自动化防雷保护措施可以使得自动化系统能够可靠运行, 变电站的安全性、可靠性也得以大大提升。

参考文献

[1]张勋友.基于变电站综合自动化保护系统的研究[J].自动化仪表, 2008 (7) .

[2]曲宝贵.变电站综合自动化系统雷电过电压防护[J].科技致富向导, 2013 (9) .

变电站的防雷措施研究 第4篇

【关键词】变电所；改造技术；防雷

一、变电站遭受雷击的来源和防范措施

變电站遭受雷击一般是下行雷，其承受对象主要包括两个方面，第一个方面是雷击对变电站的电气设备损坏，另外一个是变电站电线在雷击后雷电进入变电站对站内的设备造成破坏，为此，要采取避雷的防范措施。为了防止雷击，最常见的方法是安装避雷针，避雷针是具有很强的导电性，当发生雷击时就可以将雷电吸引到自己身上，从而避免其它建筑物或者建筑设施遭受雷击。下面介绍一下变电站避雷针的安装要点。

1、安装避雷针

避雷针安装的首要原则是能保护其它建筑设施不受雷击，从而起到很好的保护作用。雷电在碰到避雷针时，对于地面来说，避雷针的电位比较高，如果它和其它电气设备的距离太近，那么也有可能出现避雷针对这些设备放电的现象，这也会使这些电气设备受损，或者使其不能正常工作，这也叫做反击。为了防止反击，避雷针要与这些电气设备保持一定的距离，还要使避雷针的地下引线远离被保护的对象。一般来说，把避雷针和电气设备不会发生反击的距离叫做最小安全距离。最小安全距离要符合一定的原则：S≥O.3Rch+0.1h，其中s代表最小安全距离，Rch代表避雷针的接地电阻，h表示避雷针校验点的高度，S的最小距离都不能低于3m，而避雷针和被保护对象间的高度不能少于5m，但在一般情况下，s应尽可能大些，这样才能保护电气设备的安全。

（1）避雷针在接地时要有单独的接地装置，一般来说它的工频接地电阻不能超过10，但在特殊情况下，如果电阻超过10，那么就应该使避雷针和被保护对象的水平距离加大，另外，避雷针可能会反击35 kV变电站的设备，为了防止这一现象的发生，可以将避雷针和35 kV的设备的地线进行连接，并且避雷针的接地体的地中距离不能小于20m。

（2）35kV变电站的其它配置或者建筑的房顶最好不要设避雷针，否则，可能会引发多次反击而使变电站的基础设施受到损害，而对于63 kV或者以上的变电站一般来说不会发生反击现象。

（3）由于变电站进线的终端杆塔至变电站的配电装置进线构架之间的距离可能比较远，如果允许将终端杆塔上的避雷线引至变电站的构架上，这段导线将受到保护，比用避雷针经济。由于避雷线有两端分流的特点，当雷击时要比避雷针引起的电位升高4。110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引到进线构架上，土壤电阻率p≥1000Q.m的地区，应装设集中接地装置。35～63kv配电装置，在土壤电阻率P<500Q.m的地区，可允许将线路的避雷线引到进线构架上，但必须装设集中接地装置。

（4）变电站侵入波过电压的保护。因为雷击线路的机会远比雷直击变电站多，所以架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波过电压沿线路侵入变电站，是导致变电站雷害的主要原因。如不采取措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。

2、保护变电站的进线

运行经验证明，变电站侵入波过电压引起的雷害事故约50%是由离变电站ikm以内的雷击线路引起的，约71%是3km以内雷击线路引起的。因此，加强进线段的防雷对变电站十分重要。我们一般把变电站附近1—2km的一段线路叫进线段。为防止或减少近区雷击闪络，对未全线架设避雷线的35～110kV架空线路，应在变电站1～2 km的进线段架设避雷线，避雷线的保护角不宜超过20°，最大不超过30°。变电站进线段的作用，是限制雷电流的幅值和降低侵入雷电波的陡度。变电站35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器，其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应两端同时直接接地。对单芯电缆，为防止电缆外皮中产生环流，只允许将电缆一端的外皮直接接地，另一端经过电压保护间隙接地。

3、保护变压器

变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器，避雷器至变压器的距离愈近则保护作用愈大，可以有效防止侵入雷电波过电压损坏变压器绝缘。装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电流在连接线上的压降。当避雷器与变压器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了（包括接地电阻上的电压压降），就减少了雷电对变压器破坏的机会。

二、无人值守变电所改造的主要内容

1、一次设备改造及主要技术要求

一是断路器改造：一次设备改造主要在高压断路器，按照无人值守的要求，断路器必须能实现遥控操作，并提供可靠的位置信号。我厂高压系统包括35KV和6KV两个等级，分别对应总降压变电所和5个二级变电所。其中总降所为2007年ISP技改期间新建项目，装备水平较高，断路器为ZN63A-12系列及ZN39B-40.5C系列真空断路器。6KV变电所断路器为旧式的ZN10及ZN28A系列真空断路器，存在动作时间长，灭弧后恢复时间也长，灭弧性能差，故障率高，维护困难等。特别是原先的真空断路器不含操动机构，需另配CD10系列电磁操动机构，安装复杂，元器件多，接线复杂，且易发生卡阻、回跳现象，不能满足无人值守的要求。而ZN63A-12（VS1）系列断路器虽自带操动机构，但其分合闸线圈的功率为244W，能耗偏大，可靠性也不高。

二是高压开关柜改造：高压开关柜五防联锁对防止误操作，减少人为事故，提高运行可靠性起很大作用。五防功能是指：（1）防止误分、误合断路器。（2）防止带负荷合上或分断隔离开关。（3）防止带电操合接地开关或挂接地线。（4）防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。（5）防止误入带电间隔，以保人身安全。另外，完善机械防止误操作；完善柜间距离，要求隔离物起绝缘支撑作用，有良好的阻燃性能；加强母线导体间、相对地间的绝缘水平；改造高压柜中的电流互感器，使之达到工况绝缘水平、峰值和短时耐受电流、短时持续时间的要求。

三是过电压保护设备改造：过电压保护设备主要包括：复合式和组合式过电压保护器、金属氧化物避雷器、一次消弧装置、二次消谐器、零序电流互感器等，对6～35KV变电所中性点加装自动跟踪自动调谐消弧线圈；为减少变电所运行维护量，降低残压，防止避雷器的爆炸，避雷器更换为MOA无间隙金属氧化物避雷器。

四是主变压器有关辅助元件改造：改造中性点隔离开关及其操作机构，能实现遥控操作；对有载调压分接开关实现本地和远方遥调操作；实现主变温度远方测量监控等。

参考文献：

[1] 刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社，1991.

[2] 荀堂生.变电二次系统实用技术[M].中国电力出版社，2010.

变电所的防雷措施 第5篇

1 雷电的形成

雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象, 在某种大气和大地条件下, 潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云, 大气层中的雷云底部大多数带负电, 它在地面上感应出大量的正电荷, 这样, 雷云和大地之间就形成了强大的电场, 随着雷云的发展和运动, 当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时, 就会发生雷云之间或雷云对地的放电, 形成雷电。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的, 上行雷是接地物体顶部激发起, 并向雷云方向发起的。

2 雷电的危害

2.1 雷的直击。

一次雷击主放电一般为几万安培到十几万安培。瞬间高热和电动力, 会造成混凝土杆炸裂, 小截面金属熔化, 引起火灾和大爆炸, 金属导体连接部分断裂破损, 建筑物倒坍, 电气设备损坏。

2.2 雷电反击。

直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流, 雷电流沿变电所的接地网散流, 支线上的雷电流和各点电位差异很大。连接在不同等电位地网上的电子设备。如果其间有电信号联系, 那么超过其容许承受能力的地电位差将导致设备损坏。

2.3 感应雷直击。

雷放电的能量通过电磁感应和静电感应方式向四周辐射, 导致设备过电压放电, 则为感应雷。当雷击过后, 雷击点地表变为电荷的相对空穴, 周围高电荷区域内与地电位相对绝缘的导体上的电荷, 将像受突然击发的水波一样冲向雷击点, 导致设备打火, 绝缘受损和电子设备失效。显然, 感应雷危害是大面积的, 是电子设备的克星。

2.4 雷电侵入波。

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许多, 加大了对设备的危害。

3 变电所遭受雷击的来源

雷击的来源。变电所遭受的雷击是下行雷, 主要来自两个方面:一是雷直击在变电所的电气设备上;二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此, 直击雷和雷电波对变电所进线及变压器的破坏的防护十分重要。变电所对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所, 是导致变电所雷害的主要原因, 若不采取防护措施, 势必造成变电所电气设备绝缘损坏, 引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制入侵雷电波的幅值, 使电气设备的过电压不致于超过其冲击耐压值。而变电所的进线段上装设保护段的主要目的, 在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。

4 变电所的防雷措施

4.1 变电所的直击雷防护。

装设避雷针是直击雷防护的主要措施, 避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上, 并安全导入地中, 从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。

装设避雷针时对于35k V变电所必须装有独立的避雷针, 并满足不发生反击的要求;对于110k V及以上的变电所, 由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高, 可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上, 因此, 雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。变电所装设避雷针的原则:所有被保护设备均应处于避雷针 (线) 的保护范围之内, 以免遭受雷击。当雷击避雷针时, 避雷针对地面的电位可能很高, 如它们与被保护电气设备之间的绝缘距离不够, 就有可能在避雷针遭受雷击后, 使避雷针与被保护设备之间发生放电现象, 这种现象叫反击。此时避雷针仍能将雷电波的高电位加至被保护的电气设备上, 造成事故。不发生反击事故的避雷针与电气设备之间的距离称为避雷针与电气设备之间防雷最小距离。

4.2 变电所对侵入波的防护。

变电所对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻, 目前, FS系列阀型避雷器为火花间隙和非线性电阻, 其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器, 主要用来保护中等及大容量变电所的电气设备;FCZ1系列磁吹阀型避雷器, 主要用来保护变电所的高压电气设备。

4.3 变电所的进线防护。

对变电所进线实施防雷保护, 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所运动, 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所设备的冲击耐压要高很多。因此, 在靠近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线, 当靠近变电所的进线上遭受雷击时, 流经避雷器的雷电电流幅值可超过5k A, 且其陡度也会超过允许值, 势必会对线路造成破坏。

4.4 变压器的防护。

变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器, 这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。

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。同时, 避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起, 这样, 当侵入波使避雷器动作时, 作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了 (不包括接地电阻上的电压压降) , 就减少了雷电对变压器破坏的机会。

4.5 变电所的防雷接地。

变电所防雷保护满足要求以后, 还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网, 然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求, 或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

5 变电所加强防雷措施

变电所传统防雷措施对高压电气设备的防护是有效的, 但对电子设备的防护并不恰当, 为了适应智能化变电所的发展要求, 必须在原定防雷措施基础上, 更进一步进行防范。采取措施的原则是分区防护、三级过压保护、多重屏蔽、均衡电位、浮点电位牵制。

5.1 第一级防护区为全所范围内的高压设备部分和高压线路的进线段保护范围。

主要措施为独立避雷针、构架避雷针、架空避雷线、高压避雷器、设备引下线、主接地网和微波塔及其接地。其主要任务为引雷、泄流、限幅、均压, 完成基本的防雷功能。

5.2 第二级防护区包括进出变电所管线、二次电缆、端子箱、所用电系统及微波天馈线。

其主要任务是防感应雷过电压和侵入波过电压的传递以及危险电位内引外送。

5.2.1 进出所管线处理。

进出所管线包括水管、煤气管、热力管、电源线、纵联保护导引线、信息传输线等。进所金属管类均应直埋进所, 并与地网分几处连接, 且宜在进所前经绝缘管道隔离后引入。

5.2.2 二次电缆及端子箱。

直接与电子设备屏柜和装置相连的控制信号电缆、电流、电压回路电缆都应该采用屏蔽电缆, 且屏蔽层金属保护层及备用芯均应两端接地。端子箱及断路器机构箱、汇控柜等不管内部是否安装电子设备均应避开避雷器或构架避雷针的主要散流线接地。

5.2.3 所用电系统。

电子设备雷害事故大多与电源相关。一方面是防护力度不够, 另一方面说明从所用电入侵的雷电波能量足够大, 经几级高压泄放仍具有强大的破坏力。

根据国标 (GB50057-94) 《建筑物防雷设计规范》规定, 对微电子设备的供配电系统应采取三级过电压保护。三级分别为所用变低压出口, 所用电配电柜各分路出口, 各设备UPS电源出口。

5.3 第三级防护区包括变电所主控室、远动通信机房及全部电子设备。

其主要任务是多重屏蔽、电源过压嵌位、信号限幅滤波、地电位均压、浮点电位牵制。

变电站二次系统防雷措施的探讨 第6篇

变电站的防雷保护, 传统观念和认识往往把人们引向一个误区:只要做好变电站外部的防雷措施, 如安装变电站的避雷针、引下线和接地装置等, 往往忽视了变电站二次系统的防雷。由于变电站交、直流电源回路、信号回路、网络通讯回路在雷击时引起的浪涌电压, 导致变电站二次系统受到严重干扰, 甚至会导致计算或逻辑出错、程序运行出轨、通讯中断、元件损坏, 造成二次系统瘫痪而发生事故。如何采取有效的防雷措施, 使二次系统免遭损害也越来越引起各方面的重视。现就此作一初步探讨。

2 雷电对变电站二次系统的侵入途径

2.1 由配电线路布线侵入

变电站各测控屏有一路直流220V的工作电源, 同时还有一路直流220V的信号电源。这些电源电缆在进入测控屏之前是与其它二次电缆同沟或在继保室地板下平行布置的。三相交流配电线路在站外感应到雷电后, 雷电沿电源线路直接传入站内整流设备, 并直接传递到测控屏。

机柜内的直流电源线路受站内雷击电磁场感应, 感应雷电沿电源线路传到各测控屏设备。

变电站后台监控主机, 其工作电源是一组交流220V电源, 这一组电源线路也是与其它二次电缆同沟或在继保室地板下平行布置。后台监控主机交流电源配电线路同样在站内、外受雷击电磁场感应, 感应雷电沿配电线路传到主机设备。

2.2 由通信线路布线入侵

早期变电站由于调度系统内部线路建站时考虑的不周全, 多处存在雷电感应源。机房内外布线往往把不同用途的导线通过一根电缆传送, 或者双绞线平行敷设。后台监控主机与总测控屏之间的网络线、测控屏与光端机之间的控制线, 布线时走机房地板电缆沟, 与其它线路有交织、缠绕布线情况。当其中某一导线侵入雷电流时, 就会在邻近通道上再次感应出过电压。

2.3 雷电电磁场

雷电电磁场是指雷击引起的室内电磁场。有些变电站建筑物为老式结构建筑物, 本身屏蔽性能不好, 电磁环境非常差, 雷击时室内电磁场很强, 该电磁场使室内的线路感应到电压, 该电压直接传到设备, 使设备损坏。

2.4 地电位反击

地电位反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连接的地网。当雷击时, 设备的接地线路为高电位, 而设备的某处因某种原因为低电位, 地线对设备上该点的电位差全部由设备承受, 轻则使设备加速老化, 重则直接将设备损坏。

3 变电站二次防雷系统的设计方案

针对由配电线路、通信线路、雷电电磁场、地反击侵入的雷电, 采用以下措施保护。

3.1 采用电涌保护器 (SPD) 进行过电压保护

过电压保护主要是对变电站二次系统中易受过电压破坏的设备加装电源SPD和信号SPD。

电源SPD能在最短时间释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上, 从而保护电路上的设备。其工作原理如下:SPD正常时处于高阻状态, 当电源由于雷击出线瞬时脉冲电压时, SPD立即以纳秒级时间内导通, 将该脉冲电压短路到大地泄放, 从而保护连接在电源上的设备。脉冲电压流过SPD后, SPD又变为高阻状态, 从而不影响设备的供电和运行。

信号SPD可以防止浪涌通过数据线间接进入电子设备。在RS-232的串、并行口的标准中, 用于泄防高能浪涌和故障电流的地线同数据信号的返回路径共享一条线路, 从而将瞬态浪涌通过这些串、并行口损坏设备。

过电压保护具体防雷设计方案如下:

3.1.1 配电线路雷电防护方案

在变电站继保室各测控屏、远动通讯屏、交换机屏、GPS屏的每一组工作电源 (DC220V) 和信号电源 (DC 220V) 空气开关后各并联安装1台直流电源防雷器 (DC 220V) 。其作用是:防止这两回电源线路感应雷电进入设备。

在变电站继保室后台监控主机的交流电源 (单相220V) 插排上并联安装1台交流电源防雷器。其作用是:防止这回电源线路感应雷电进入主机。

3.1.2 通信线路雷电防护方案

在变电站继保室公用测控屏到光端机的电缆线上串联安装2台信号防雷器。安装在机柜内, 其作用是防止雷电通过该线进入机房内调度设备。

在变电站继保室公用测控屏到后台监控主机之间的网线上两端分别串联安装1台网络信号防雷器, 主要作用是防止网线在电缆沟内感应雷电损坏两端设备。

3.2 屏蔽

互连设备系统所有的金属导线, 包括电力电缆、通信电缆和信号电缆均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽, 引入机房利用建筑物钢筋网和其他金属材料, 使机房形成一个屏蔽笼。用以屏蔽雷击时的电磁场。

3.3 采用等电位连接及共用接地

等电位连接和共用接地是变电站二次系统防雷的有效手段。

(1) 对进入继保室的电缆屏蔽层、金属管道、设备外壳等金属构件进行等电位连接。

(2) 在变电站二次电缆沟内设置专用二次接地网, 由截面积不小于100mm2的接地铜排构成。二次系统屏柜上设置专用接地铜排, 二次设备的接地均引至该接地铜排上, 并相互连通后与二次接地网一点连接。

(3) 当采用没有隔离的串行通信口从一处引至另一处时, 两处必须共用同一接地系统。

通过采用等电位连接和共用接地措施, 形成局部等电位环境, 减少地反击, 保障二次设备和工作人员的安全。

4 结论

随着电力系统自动化进程的发展, 综合自动化变电站已经逐步成为主要选择。如何保护微机自动化设备免遭损害, 确保二次系统的安全运行, 就成为这类变电站重要的技术课题。

通过分析变电站二次系统遭受雷电入侵的途径, 提出变电站二次系统的防雷措施。通过上述措施改造后, 能更好的保证变电站二次系统的正常运行。

摘要：通过分析雷电侵入变电站二次系统的途径和危害, 对变电站二次防雷作初步探讨, 提出几点有效的方法和措施。

关键词：变电站,雷击,侵入途径,二次系统防雷

参考文献

[1]DL/T548-94, 电力系统变电站防雷运行管理规程[S].

[2]GB50057-94, 建筑物防雷设计规范[S].

变电站的防雷措施研究 第7篇

因为变电站二次系统内部结构线路的纷杂错综, 如果在阴雨天气里, 出现雷击的恶劣情况, 雷电击中二次系统设备周围的地面、或者其周围的架空线缆产生放电现象, 抑或是因为静电因素还有线圈电磁感应而产生冲击电压, 在这两种情况下, 雷电产生的电流非常容易经由设备或者系统的一系列端口, 通过传导、辐射或耦合的形式传到变电站二次系统的内部, 这样就极易破坏二次系统正常的运行程序, 更有甚者还引起雷击事故的发生。变电站二次系统的这些内部结构, 是它容易遭受雷击的内部因素。

2 列举几项雷电入侵变电站二次系统的途径

1) 雷电恰好落在变电站二次系统的周围。变电站二次系统附近一旦遇到雷击入侵, 系统周围的磁场就会产生异常变化, 磁场的变化会以电磁感应的方式改变二次设备的系统运行, 干扰变电站二次系统的正常工作。并且, 需要说明的是, 雷击入侵的强度与其对变电站二次系统设备的干扰强度二者是正比例的关系。

2) 雷电通过二次系统的直流电缆入侵二次系统, 造成电压过强。变电站二次系统内部结构包含一系列的直流电缆, 这些直流电缆布置于综合自动化系统设备柜当中, 与直流电源相联结。阴雨天气里, 如果雷电产生于变电站的空间区域内, 在变电站的周围会出现很强的电磁场, 在这样的情形下, 如果二次系统的变电柜接地良好且具备较强的屏蔽作用, 那么它所受到电磁场的影响就会相对较小;反之则是比较大的。

3) 雷电通过反击的形式入侵变电站二次系统。到了雷雨天气, 在雷电活动范围当中, 如果雷电正好落在建筑设施的防雷装置上的时候, 即使这些防雷装置安装了非常好的接地系统, 它们的接地电阻也是非常小的, 电阻较小, 而雷电的电流值较大, 瞬间电流有可能会急剧地上升至上百千伏, 这样的瞬间放电就很容易对变电站的二次系统造成毁坏。

4) 雷电通过变电站的通信线路入侵二次系统。前面我们已经介绍了二次系统的内部结构, 我们知道通信电缆和变电站二次系统设备是直接相联的, 如果是通过架空线设置的线路, 那么它们的线路很容易受到直击雷的入侵。雷电非常容易通过通信线路入侵二次系统, 对其造成破坏。

5) 雷电入侵变电站二次系统的形式还有一种是电磁脉冲辐射的过程。天空中的闪电在发生雷电放电现象时, 雷电所产生的电流会随时间发生均匀的变化, 放电电流会向外辐射出电磁波, 电磁脉冲的辐射值尽管会因为距离的增加逐渐变小, 可是这个变小的过程是非常得缓慢的, 如果在这缓慢的过程中, 电磁脉冲辐射经由的空间范围中正好包含了非常敏感的电力电子设备, 那么, 就会对这些设备造成毁坏。

6) 雷电入侵变电站二次系统的途径还有电压互感器这一种。我们都知道, 电压互感器的工作原理和变压器的工作原理是非常相近的, 他们都是通过并联的方式联在高压线路上, 这些并联的电压互感器类似于一台变压器, 只不过这台变压器是降压的, 这台降压的变压器有可能把雷电引入到二次系统中去, 从而会对变电站的二次系统进行破坏。

3 简要地提出几项变电站二次系统的防雷保护及其措施

电力专业系统人员都知道, 弱电设备的抗过电压能力是很低的, 所以到了雷雨天气时, 它们很容易会被雷电损坏, 使得整个系统都不能够正常运行, 甚至会逆向运行。因此, 我们必须提前做好变电站二次系统的防雷保护及措施以保证所有设备的正常有效运行。

1) 变电站二次系统的接地方式按照安全规定的要求进行, 照章进行的时候也要不忘记改进接地方式, 使接地方式更加合理安全。变电站二次系统的接地方式必须统一地采用联合式, 同时接地的配套电阻要在国家规定允许的情况下选择和安装。因为联合接地能够很好地解决电位升高的问题, 接地系统是否完好, 对于防雷的效果起到直接的影响。同时, 对于接地系统的布置与安排, 要做到共网不共线。变电站内所有二次系统的联结电缆都要使用屏蔽线。我们对于二次系统接地方式进行改进, 可以在遵循安全规章的前提下, 合理地改进二次系统的接地方式, 使其能够更好地防止雷电的破坏和干扰。

2) 变电站二次系统的安装与线路配置要照顾到分流与隔离的作用, 才能更好地起到防雷保护的效果。变电站二次系统安装时, 要充分考虑到分流的巨大作用, 因为通过分流能够很好将直击雷经过许多条分离的接电引线引入到地下, 这样能够有效地避免在一根接地线上承受超大的雷电电流而使其被烧毁。接地线埋好以后, 还要定期地对其进行检查与维护, 这样才能长久地保持其分流作用。变电站二次系统的安装还要做到不同接地网之间的通信线要隔离布置, 我们可以通过光电隔离、变压器隔离的方式去配置隔离。

3) 变电站二次系统的防雷保护我们还可以采纳合理选择电缆铺设路径的措施。为能够更好地降低二次系统的配套电缆因一次系统的自动设备等产生感应耦合, 我们在选择变电站二次系统的电缆时, 要做到尽量地避开高压线缆, 这样才能使电缆平行铺设的长度减小。如果现实情况电缆通道过于狭小, 无法实现规定的间距铺设, 我们还要注意做好不同类型和不同系统间电缆的隔离与屏蔽。如果我们选用了非金属材料的护套线, 电缆的铺设必须要穿套金属管, 同时确保金属管两头安全可靠实现接地, 以更好地保障金属管内的电气贯通。

4) 通过对接地网电位的分布进行改善, 我们也可以实现二次系统的有效防雷。改善接地网的电位分布这一措施, 能够降低二次系统各设备间的电位差影响, 电位差越大对于二次系统设备的干扰就会越大。所以, 如果我们能够在实际工作中合理科学地改善电位的分布, 会起到很好的二次系统防雷保护效果。

4 结束语

通过以上内容, 分析了二次系统内部结构, 阐述了二次系统易遭受雷击的原因, 提出了几项变电站二次系统的防雷保护及措施, 希望能够对于我们的电力系统工作人员有所借鉴。

参考文献

[1]席佳伟, 刘宏耀, 刘全龙, 师兵兵.变电站二次系统防雷措施的探讨[J].硅谷, 2011.

[2]徐鹏.配电网综合防雷技术研究[D].长沙理工大学, 2012.

[3]吴将.500kV变电站二次设备雷击暂态过电压仿真研究[J].电瓷避雷器, 2010.

35kV变电站防雷技术措施 第8篇

1 雷电的形成

雷电形成的主要原因是云之间的摩擦而引起的放电。首先地表的水在高温下蒸发形成水蒸气并且不断上升, 当大量的蒸气汇聚时就成了热气流。众所周所, 离地表越高, 空气就越稀薄, 空气的温度也随之下降, 根据相关数据统计, 从地表往上每上升1 km, 空气的温度会随之下降10℃左右。在高空中, 当热气流遇到冷空气时, 水蒸气就再次凝结成较小的水滴, 这就是云。云并不是静止不动的, 它随着风的运动而运动, 从地面到空中5 km范围内, 云主要带正电荷, 而空中5～10 km范围内, 云主要带负电荷, 这样使得云和地面之间形成了很大的电场, 当云与云之间发生碰撞和摩擦时, 如果所带电荷不同, 就会发生放电现象, 这也就是雷电。一般来说雷电向下放电, 这样地面较高的建筑物就有了被雷击的危险。另外, 雷云还存在不同的电荷放射区, 当一个电荷区在放电完成以后还可能会引发其它电荷区的放电。

2 变电站遭受雷击的来源和防范措施

2.1 雷击的来源

变电站遭受雷击一般是下行雷, 其承受对象主要包括两个方面, 第一个方面是雷击对变电站的电气设备损坏, 另外一个是变电站电线在雷击后雷电进入变电站对站内的设备造成破坏, 为此, 要采取避雷的防范措施。

2.2 变电站的防雷措施

为了防止雷击, 最常见的方法是安装避雷针, 避雷针是具有很强的导电性, 当发生雷击时就可以将雷电吸引到自己身上, 从而避免其它建筑物或者建筑设施遭受雷击。下面介绍一下变电站避雷针的安装要点。

2.2.1 安装避雷针的原则

避雷针安装的首要原则是能保护其它建筑设施不受雷击, 从而起到很好的保护作用。雷电在碰到避雷针时, 对于地面来说, 避雷针的电位比较高, 如果它和其它电气设备的距离太近, 那么也有可能出现避雷针对这些设备放电的现象, 这也会使这些电气设备受损, 或者使其不能正常工作, 这也叫做反击。为了防止反击, 避雷针要与这些电气设备保持一定的距离, 还要使避雷针的地下引线远离被保护的对象。一般来说, 把避雷针和电气设备不会发生反击的距离叫做最小安全距离。最小安全距离要符合一定的原则:S≥0.3 Rch+0.1 h, 其中S代表最小安全距离, Rch代表避雷针的接地电阻, h则表示避雷针校验点的高度, S的最小距离都不能低于3 m, 而避雷针和被保护对象间的高度不能少于5 m, 但在一般情况下, S应尽可能大些, 这样才能保护电气设备的安全。

2.2.2 避雷针及其接地装置装设的有关规定

(1) 避雷针在接地时要有单独的接地装置, 一般来说它的工频接地电阻不能超过10Ω, 但在特殊情况下, 如果电阻超过10Ω, 那么就应该使避雷针和被保护对象的水平距离加大, 另外, 避雷针可能会反击35 kV变电站的设备, 为了防止这一现象的发生, 可以将避雷针和35 kV的设备的地线进行连接, 并且避雷针的接地体的地中距离不能小于20 m。这样当发生雷击时, 就可以使雷击的反击强度减弱, 对于35 kV变电站的相关设备也不会造成太大的影响。除此之外, 避雷针的地下装置不应设在人群通行之处, 在避雷针地下装置的地表铺洒碎石, 以保证人群的绝对安全。

(2) 35 kV变电站的其它配置或者建筑的房顶最好不要设避雷针, 否则, 可能会引发多次反击而使变电站的基础设施受到损害, 而对于63 kV或者以上的变电站一般来说不会发生反击现象, 但在特殊条件下, 如土壤的电阻率超过1 000Ω.m时, 也应安装独立的避雷针, 避雷针一般安装在房屋的构架上, 并且和接地网相连, 在避雷针的附近还需要进行接地装备的集中安装。

(3) 由于变电站进线的终端杆塔至变电站的配电装置进线构架之间的距离可能比较远, 如果允许将终端杆塔上的避雷线引至变电站的构架上, 这段导线将受到保护, 比用避雷针经济。由于避雷线有两端分流的特点, 当雷击时要比避雷针引起的电位升高4。110 kV及以上配电装置, 可将线路的避雷线引到进线构架上, 土壤电阻率p≥1 000 Q.nl的地区, 应装设集中接地装置。35～63 kV配电装置, 在土壤电阻率p≤500 Q.m的地区, 可允许将线路的避雷线引到进线构架上, 但必须装设集中接地装置。当土壤电阻率p>5000.m时, 避雷线应终止在线路终端杆塔, 此时从线路终端杆塔到变电站配电装置进线构架的一档线路的保护, 可采用独立避雷针, 也可在线路终端杆塔上装设避雷针 (应装设集中接地装置, 接地电阻小于4) 进行保护。

(4) 变电站侵入波过电压的保护。因为雷击线路的机会远比雷直击变电站多, 所以架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波过电压沿线路侵入变电站, 是导致变电站雷害的主要原因。如不采取措施, 势必造成变电站电气设备绝缘损坏, 引发事故。侵入雷电波过电压保护的主要措施是在变电站内装设避雷器, 其主要作用是限制雷电波过电压的幅值, 使电气设备的过电压不至于超过其冲击耐压值。

2.2.3 变电站的进线保护

运行经验证明, 变电站侵入波过电压引起的雷害事故约50%是由离变电站ikm以内的雷击线路引起的, 约71%是3 km以内雷击线路引起的。因此, 加强进线段的防雷对变电站十分重要。我们一般把变电站附近1～2 km的一段线路叫进线段。为防止或减少近区雷击闪络, 对未全线架设避雷线的35～110 kV架空线路, 应在变电站1～2 km的进线段架设避雷线, 避雷线的保护角不宜超过20°, 最大不超过30°。变电站进线段的作用, 是限制雷电流的幅值和降低侵入雷电波的陡度。变电站35kV及以上电缆进线段, 在电缆与架空线的连接处应装设避雷器, 其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆, 末端的金属外皮应两端同时直接接地。对单芯电缆, 为防止电缆外皮中产生环流, 只允许将电缆一端的外皮直接接地, 另一端经过电压保护间隙接地。

2.2.4 变压器的保护

变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器, 避雷器至变压器的距离愈近则保护作用愈大, 可以有效防止侵入雷电波过电压损坏变压器绝缘。装设避雷器时, 要尽量靠近变压器, 并尽量减少连线的长度, 以便减少雷电流在连接线上的压降。当避雷器与变压器的电气距离超过允许值时, 应在变压器附近增设一组避雷器。同时, 避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起, 这样, 当侵入波使避雷器动作时, 作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了 (不包括接地电阻上的电压压降) , 就减少了雷电对变压器破坏的机会。

2.2.5 10 kV配电装置的防雷

在每路架空出线上安装一组避雷器。对为电缆出线的架空线路, 应在电缆两头装设避雷器。在每组母线上安装一组避雷器。

2.2.6 接地网

当变电站的防雷保护满足要求以后, 还应根据规程有关接地的要求敷设一个统一的接地网, 然后将避雷器、构架避雷针等防雷装置与主接地网连接, 独立避雷针则单独敷设接地网。

2.3 35 kV变电站避雷器配置

35 kV线路终端杆避雷器:YHIOWX5—51/134L;

35 kV变电站避雷器配置及常用型号如下所示;

35 kV电缆进线两端避雷器:YH1Owz5～51/134或YH5WZ5-51/134;

主变中性点避雷器:YH1.5W5—40/108;

变电站内35 kV线路避雷器:YHIO～Z5—51/134或YH5WZ5—51/134;

10 kV电容器避雷器:YH5WR5—17/45;

10 kV母线避雷器:YH5WZ5—17/45;

35 kV母线避雷器:YHIOWZ5—51/134或YH5WZ5～51/134;

10 kV出线避雷器:YH5WZ5-I7/45。

3 结语

综上所述, 35KV变电站的防雷对于变电站的正常运转来说至关重要, 不仅要提高防雷的安全意识, 还要从技术上提高防雷的措施, 在安装避雷针时要对安装进行全面地考虑, 从而杜绝安全隐患, 总而言之, 必须按照相关的标准进行防雷。

摘要：变电站对于整个电力系统来说非常重要, 是电力系统不可或缺的一部分, 同时也是防雷的重要站点。文章简单介绍雷电的形成, 并对变电站雷击的来源以及防雷的相关措施进行了详细地分析, 同时对35 kV变电站防雷相关设备的配置进行了介绍。

关键词：变电站,防雷,技术措施

参考文献

[1]陈益剑.对35 kV变电站受雷害情况及防雷措施的探讨[J].科技资讯, 2009, (34) :23-26.

[2]苏晓学, 温燕萍.35 kV变电站进出线档防雷保护分析[J].山西电力, 2009, (1) :29-33.

[3]张静静.文成县周壤220 kV变电站防雷接地设计探讨[J].中国科技信息, 2011, (9) :19-25.

[4]夏国明.变电站电源系统防雷保护措施研究[J].煤炭技术, 2011, (4) :41-44.

[5]陈启飞.浅谈自动化变电站自动化防雷系统设计方案[J].中国科技博览, 2011, (2) :33-37.

浅谈雷电的危害及变电所防雷措施 第9篇

1 雷电的形成及对变电所的影响

雷是一种大气中放电现象。雷在形成过程中, 某些部分积聚起正电荷, 另一部分积聚起负电荷, 当这些电荷积聚到一定程度时, 就产生放电现象。这种放电有的是在云层与云层之间进行, 有的是在云层与大地之间进行。后一种放电也就是落雷, 这种放电时间短促, 一般约50~100微秒, 但电流则异常强大, 能达到数万安培到数十万安培。会破坏建筑物、电气设备, 伤害人畜。

当人类社会进入电子信息时代后, 雷灾出现的特点与以往有极大的不同, 可以概括为:

1.1 受灾面大大扩大, 从电力、建筑这两个

传统领域扩展到几乎所有行业, 特点是与高新技术关系最密切的领域, 如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等。

1.2 从二维空间入侵变为三维空间入侵。

从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落, 无空不入地造成灾害, 因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲 (LEMP) 。

1.3 雷灾的经济损失和危害程度大大增加

了, 它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大, 而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。

2 变电所收到雷电侵袭的原因

雷电的危害可分为以直击雷、感应雷、雷电波侵入和地电位反击。直击雷是指雷电直击在建筑物构架、动植物上, 因电效应、热效应和机械效应造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时, 在附近户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线或类似导体物上面产生强雷电的静电感应和电磁感应, 并侵入设备, 使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈, 但其发生的机率比直击雷高的多, 感应雷则不论雷云对地闪击或雷云对雷云之间闪击, 都可能发生并造成灾害。据有关资料介绍, 当某处发生直击雷闪击时, 以该点为中心, 以1.5KM为半径的圆内的电子设备, 都可能遭受感应雷的破坏, 据统计80%以上设备的损坏是由感应雷造成的。电波侵入是由于雷电流有极大峰值和陡度, 在它周围的空间出现瞬变电磁场, 处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势, 而此瞬变电磁场, 都会在空间不定期产生电磁作用, 也可以是电磁脉冲波辐射, 而这种空间雷电电磁脉冲波 (LEMP) 是在三维空间范围里即雷电波对一切电子设备发生作用, 因瞬变时间极短或感应的电压很高, 以致产生电火花。地电位反击是指雷击大地或接地体, 引起地电位上升而波及附近的电子设备, 对设备产生反击, 损害其对地绝缘。

变电所遭受的雷击是下行雷, 主要来自两个方面:一是雷直击在变电所的电气设备上;二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所[2]。因此, 直击雷和雷电波对变电所进线及变压器的破坏的防护十分重要。

3 变电所防雷的原则

针对变电所的特点, 其总的防雷原则是:将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散 (外部保护) ;阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波 (内部保护及过电压保护) ;限制被保护设备上浪涌过压幅值 (过电压保护) 。这三道防线, 相互配合, 各行其责, 缺一不可。应从单纯一维防护 (避雷针引雷入地——无源保护) 转为三维防护 (有源和无源防护) , 包括:防直击雷, 防感应雷电波侵入, 防雷电电磁感应, 防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面系。

3.1 外部防雷和内部防雷

避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统, 主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故;而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏, 这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷, 需要对进出保护区的电缆, 金属管道等都要连接防雷、及过压保护器, 并实行等电位连接。

3.2 防雷等电位连接

为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差, 就特别需要实行等电位连接, 电源线、信号线、金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位连接, 各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接, 各个局部等电位连接棒互相连接, 并最后与主等电位连接棒相连。

4 具体防雷措施

4.1 架设避雷针

架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施, 其作用是将雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地, 从而保护设备。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内, 此外, 还应采取措施, 防止雷击避雷针时的反击事故。对于110k V及以上的变电所, 可以将避雷针架设在配电装置的构架上, 此时由于配电装置的绝缘水平较高, 雷击避雷针时在配电架构上出现的高电位不会造成反击事故。对于35k V及以下的变电所, 因其绝缘水平较低, 故不允许将避雷针装设在配电构架上, 以免出现反击事故。

4.2 装设避雷器

为了保证变电所电气设备的安全运行, 在装设避雷器时一要限制避雷器的残压, 二要使所有设备到避雷器的电气距离都在保护范围内。避雷器一般安装在母线上, 若一组避雷器不能满足要求, 则应考虑增设。

4.3 进线段保护

对变电所进线实施防雷保护, 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所运动, 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所设备的冲击耐压要高很多。变电所进线的防雷保护主要采用架设避雷线, 雷击进线保护段首端及以外时, 绝大部分雷电流被引入地中, 只有很小部分的雷电流沿架空线路导线侵入变电所。

对于35~110k V无避雷线的线路在靠近变电所的一段进线上 (1~2km) 必须架设避雷线。当进线段装设避雷线有困难或进线段杆塔接地电阻难于下降, 不能达到要求的耐雷水平时, 可在进线的终端杆上安装一组1000μH左右的电抗线圈来代替进线段。小容量变电所, 避雷器距变压器的距离一般在10m以内, 进线段长度可以缩短到500~600m。对于10k V以下的高压配电线路进出线段的防雷保护, 可以只装设阀型避雷器。

4.4 相关防雷措施

采取对变压器的防雷措施, 需要在母线侧装设避雷器, 同时考虑其中性点的保护。6~10k V变电所中装设避雷器时, 要尽量接近变压器, 并尽量减少连线的长度, 避雷器与被保护的变压器间的电气距离一般不应大于5m。

对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设金属氧化物避雷器 (MOA) 或阀型避雷器。西方国家除用MOA以外, 还在所有电气装置上安装空气间隙, 作为后备保护。

变电所要根据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网。然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求, 或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

摘要：阐述了雷电形成的原因及其对变电所的影响, 针对变电所遭受雷电侵害的主要特点, 介绍了几种变电所防雷的措施。

关键词：变电所,雷电防护,措施

参考文献

[1]齐冠然, 冯冬青.浅谈变电所防雷[J].河南建材, 2008 (4) :20.[1]齐冠然, 冯冬青.浅谈变电所防雷[J].河南建材, 2008 (4) :20.