浅谈变电所的防雷

浅谈变电所的防雷

陈菲林若钟张建才

（福建省龙岩市气象局福建省龙岩市364000）

摘要：变电所是电力系统中对电压和电流进行变换、集中分配的场所，担负着电压变换和电能分配的艰巨任务，对于防电击有很高的要求，一旦发生了电击，变电站的电气设备可能受到干扰和损坏，因此变电站的防电接地技术尤其重要，因此本文对变电站防电保护措施进行了论述。

关键词：防雷的意义；雷击原因；变电所防雷的具体措施

一、防雷的意义

变电站的作用是改变电压，在电力系统中起着很重要的作用，不幸遭遇雷击，极有可能对电器设备造成严重的损坏，以至于正常的运行受到影响而导致大面积的停电，现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施，变电站的设备遭雷击损坏的概率较小，变电站的防雷措施得以进一步完善，基本能够确保电力系统运行的正常。电力系统的安全运行有两方面的要求，一是要保证设备及人身的安全，二是要保证电力系统的正常运行。变电站是电力系统防雷的重要保护设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活。为保证电力系统的安全运行，电力系统应根据被保护物的重要性和危险程度的不同，对于直接雷、闪电感应、闪电电涌侵入应采取相应的防雷保护措施。因此要求变电站的防雷保护措施必须十分可靠。

二、变电站遭受雷击的主要原因

雷电是雷云层接近大地时，地面感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度，产生云和云之间以及云和大地之间放电，迸发出光和声的现象。供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电站雷击有两种情况：一是雷直击于变电站的设备上，二是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站。

（1）直击雷过电压

雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

（2）感应雷过电压

当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

（3）闪电电涌侵入

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站，是导致变电站雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电站电气设备绝缘损坏，引发事故。

三、变电所防雷的具体措施

1、变电所装设接闪杆对直击雷进行防护

架设接闪杆是变电所防直击雷的常用措施，接闪杆是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到接闪杆身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电所装设接闪杆时应使所有设备都处于接闪杆保护范围之内。此外，还应采取措施防止雷击接闪杆时的反击事故。对于35kV变电所，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的接闪杆。独立接闪杆及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于5m，主接地网与独立接闪杆的地下距离不能小于3m，独立接闪杆的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω；对于110kV及以上的变电所，装设接闪杆是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将接闪杆直接装设在配电装置的架构上，但在土壤电阻率大于1000Ωm的地区，宜装设独立接闪杆。但为了防止经过接地网反击设备接闪杆应与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于15m。经15m长度，一般能将接地体传播的雷电过电压衰减到对的设备不危险的程度，因此雷击接闪杆所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。

2、变电所防雷感应

随着电力技术的发展，变电所均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电所控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位连接板连接。

3、变电站的侵入波保护

变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进出线上装设阀型避雷器，避雷器装设在被保护物的引入端，其上端接在线路上，下端接地，一般安装在变电站母线上。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电站的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。变电站中限制侵入波的主要设备是避雷器，它接在变电站的母线上，与被保护设备相并联，并使所有设备受到可靠保护。

4、变电所的防雷接地

接地装置的设计对于电力系统的安全运行至关重要，变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。(1)工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；(2)保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；(3)雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。

接地就是将电力或建筑电气装置、设施中某些导电部分，经接地线接至接地极。接闪杆接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离必须大于3m，变电所电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网，水平接地极采用扁钢50mm×5mm，垂直接地极采用角钢50mm×5mm，垂直接地极间距5m～6m，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。

四、总结

如今电力系统的不断发展，以及雷击事故的发生，对防电接地技术提出了更高的要求，变电站的防雷措施应给予更多的关注，如不能对其有较好的防范措施，一但发生事故就会造成严重的后果。变电所防雷设计的整体的性、结构性、层次性、目的性及整个变电所的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途要在实践中不断的探索、不断的发现，使其更加的完善，采取相应的防雷措施，保证变电所设备的安全稳定的运行。

参考文献：

[1]建筑防雷与接地技术.张小青编著.中国电力出版社,2003,6.

[2]袁志鑫.变电所防雷接地[J].科技情报开发与经济,2008,(2).

[3]陈伟,李小萍,胡旭红,吴雪玲.变电所的防雷措施[J].科技信息,2008,(3).