35kV变电站的防雷系统改造.pdf

广西电力 2 o o 7年第 5 期 3 5 k v变电站的防雷系统改造 al t e r a t i o n o f li g h t n i n g pr o t e c t i o n s y s t e m f o r 3 5 k v s u b s t a t i o n s 零京强 li ng j i n g - q i a n g ( 兴安县供电公司， 广西兴安5 4 1 3 0 0 ) 摘要： 站所合一的3 5 k v变电站虽然原设计有防雷系统， 但站区内的雷害问题仍然十分严重。经分析研究， 在 3 5 k v变 电站四周布置了头部分裂均压针式新型避雷防雷针代替传统的避雷针， 有效地减少了雷害； 同时， 在 3 5 k v变电站的线路进 出线段杆塔顶部安装线路型头部分裂均压式避雷针 ， 可以有效减少进出线的落霄次数 ， 防止雷电沿线路侵入变电站。 关键词： 变电站； 防雷系统； 改造 中图分类号： tm8 6 2 文献标识码 ： b 文章编号： 1 6 7 1 8 3 8 0 2 0 0 7 ) 0 5 0 0 3 0 一o 3 1 概述 严关 3 5 k v变电站位于地势平坦开阔 ， 雷暴活 动频繁 的广西兴安县严关镇区域 ， 该站为站所合一 ， 严关镇供电营业所办公宿舍楼也在站区内。该站虽 然设计有防雷系统 ， 但是 ， 多年 以来 ， 站 区内的雷害 问题仍然十分严重， 站内设备多次被雷击损坏， 严关 一 道冠 3 5 k v线路、 严关一车 田 3 5 k v线路雷击跳 闸率长期居高不下， 严关镇供电营业所办公宿舍楼 闭路电视系统、 供配电箱被雷击损坏事故也多次发 生。2 0 0 4 年， 因雷击打坏变电站站内电气设备两 次 ， 尤其是 2 0 0 4年 1 o月份的一次雷击 ， 3 5 k v站变 被雷击损坏； 感应雷过电压造成该变电站微机保护 单元设备损坏； 微机后台电源损坏； 2 部电话电源爆 裂损坏； 最为严重的是雷击将主控室大门瓷砖打坏 一 块， 值班员描述当时头发有竖立感。雷害严重影 响了变电站的安全生产及值班员的人生安全， 并造 成了很大的经济损失。 为了解决严关变 3 5 k v电站的雷害问题， 我们 于 2 0 0 5年 4月对该变电站 、 严关一道冠及严关一车 田3 5 k v线路的进出线、 雷击发生频繁地段、 严关镇 供电营业所办公宿舍楼实施了防雷系统改造， 并收 到了初步的防雷效果。 2 雷害问题分析 严关 3 5 k v变电站的原防雷系统采用 4基高 1 8 m的避雷针( 水泥杆式) ， 用 垂1 2 圆钢下引接地。 4 基接地装置的接地电阻值分别为 1 2 q， 1 5 q， 收稿 日期 ： 2 o o 7 一o 6 2 8 】 7 q， 0 9 q ， 接地装置的接地电阻值符合规程要 求， 但站区内仍常发生雷害事故。经过分析， 我们认 为主要有以下原因： 随着变电站 的多次改造扩建 ， 原 4基 1 8 m避 雷针保护范围过小 ， 已经无法满足保护要求 ， 导致在 2 0 0 4年 1 o月份雷击事故 中， 雷 电直接击 中 3 5 l 【 v进 线构架， 反射后击坏 3 5 k v站变， 感应雷过电压造成 主控室微机保护单元、 微机后台电源等设备的损坏。 避雷针防雷的特点是用避雷针引雷接闪， 将 雷电导入地中， 从而防止被保护物遭受直击雷害。 因此， 在设置有避雷针的地方， 落雷( 避雷针引雷接 闪) 现象突出。而 1 号避雷针离主控室距离较近， 主 控室门口的供水钢管紧靠避雷针引下线 ， 导致在 2 0 0 4 年 1 o 月份雷击事故中， 该避雷针引雷接闪时， 雷电通过供水管引至主控室门口， 将主控室外墙瓷 砖打坏， 并危及到值班人员的人身安全。 严关一道冠 、 严关一车 田 3 5 k v线路经过 的 部分地区平坦开阔， 雷暴活动频繁， 线路落雷率高， 导致雷雨天气线路跳闸率长期居高不下。 3 防雷系统改造 我们采取的防雷系统改造措施如下： 将原来 4 基 1 8 m避雷针( 水泥杆式) 拆除， 改 造为 4 基 3 0 m避雷塔， 扩大避雷针的保护范围， 并 参考头部分裂均压式避雷针在其他地方应用的经 验， 4基 3 0 m避雷塔顶部均采用头部分列均压式避 雷针， 削弱传统避雷针的引雷性能， 以减少避雷针及 维普资讯 2 0 0 7年第 5 期 广西电力 3 1 被保护范围内的落雷次数； 避雷塔由 1 6圆钢下引 与接地装置连接， 由于 3 5 k v进线构架曾被雷击， 因 此加装 2 基 1 m高头部分裂均压式避雷针， 配 4根 1 6 圆钢下引与原有接地相联； 主控室门口供水管 改道， 远离 1 号避雷塔， 并换成塑料水管； 将避雷针 接地与升压站地网分离( 均压连接) ， 防止避雷针引 雷接闪反击变电站的电气设备。 在严关 3 5 k v变 电站的严 关一道冠、 严关一 车田2 条 3 5 k v线路进出线段的各 1 0基杆塔的每 基杆塔顶部设置 1 条线路型头部分裂均压式避雷针 ( 共计 2 0 套) ， 防止 3 5 k v线路进线段落雷。线路型 头部分裂均压式避雷针高 0 5 m， 配 1 2圆钢下引 经多层短针散流式集中接地装置接地， 多层短针散 流式集中接地装置与原有杆塔接地装置相并联。 在严关一车 田3 5 k v线路的雷击频发段 的2 2 号、 2 3号 、 2 4号 、 2 5号及 严关一道冠 3 5 k v线路 的 雷击频发段 的 2 2号 、 2 3号 、 2 6号、 2 7号、 2 8号、 2 9 号 共 1 0 基杆， 每基杆塔顶部设置 1 条线路型头部分裂 均压式避雷针( 共计 1 0 套) ， 以减少 3 5 k v线路段落 雷。线路型头部分裂均压式避雷针高 0 5 m， 配 1 2 圆钢下引经多层短针散流式集中接地装置接 地， 多层短针散流式集中接地装置与原有杆塔接地 装置相并联。 严关镇供电营业所与严关变电站紧邻 ， 考虑 到该办公宿舍楼不在避雷针保护范围内， 所以在该 楼楼顶增加两基 6 m高头部分裂均压式防雷塔， 并 在该楼的附近设置 1 套埋深 3 5 m、 规格为 8 n 5 0 n5 0 n5 n2 5 0 0的多层短针散流式集 中接地装置 ， 防雷塔与接地装置配 1 6 圆钢连接。另外， 将严关 镇供电营业所办公宿舍楼的弱电设备与接地装置均 压连接。 对严关 3 5 k v变电站微机后台电源、 供配电 箱， 严关镇供电营业所办公宿舍楼的供配电箱进行 防雷改造， 各加装 1 组 3 8 0 2 2 0 v氧化锌避雷器， 防 止电源系统产生雷电过电压 。 4 保护范围计算 根据设计规程， 防雷塔的保护范围计算公式为： r =h ( 2 h ， 一h ) 一 h ( 2 h ， 一h ) ( 1 ) r o= ( 2 ) 式中 r 避雷塔在任意高度 h 处的嬲 平面 上的保护半径， m； 滚球半径， 按建筑物防雷规范取用， h = 4 5 m ； 被保护物的高度， m； r 。 _一 避雷塔在地面上的保护半径， m。 4 1 变 电站避雷塔的保护范围计算 4 基避雷塔高 3 0 m， 站区内最高的建筑物是 3 5 k v进线构架， 位于站区中部， 高度约为 7 5 m。1 4 号避雷塔距离 3 5 k v进线构架分别是： 1 5 5 m， 1 4 6 m， 1 1 m， 1 2 5 m。据式( 1 ) 、 式( 2 ) ， 保护范围计 算如下 ： r = h ( 2 h 一h )一 h ( 2 h 一h ) = 3 0 ( 9 03 0 ) 一 7 5 ( 9 07 5 )=1 7 6 m r 1 5 5 m， 1 4 6 m， 1 1 m， 1 2 5 m， 符合要求。 r 。 = h ( 2 h 一h ) = 3 0 ( 9 0 3 0 ) =4 2 4 m 4 2 办公 、 宿舍楼防雷塔的保护范围计算 严关镇供电营业所办公、 宿舍楼楼顶 2 基防雷 塔的塔高均为 6 m， 楼高 1 0 m， 且楼顶平面均无其他 障碍， 则 2 基防雷塔的保护范围半径为： r 。 = h ( 2 h 一h ) = 1 6 ( 9 01 6 ) =3 4 4 m 计算结果表明， 严关 3 5 k v变电站及严关镇供电 营业所办公宿舍楼的防雷系统保护范围设计合理。 5 取得的效果 防雷系统改造后 ， 经过了 2 0 0 5年及 2 0 0 6年 的 运行 ， 在雷电仍频繁活动的情况下( 见表 1 ) ， 严关 3 5 k v变电站雷害事故未再发生过， 严关镇供电营业所 闭路电视系统、 供配电箱也未出现被雷击损坏情况， 严关一道冠、 严关一车田 3 5 k v线路雷击跳闸次数 大为降低( 见表 2 ) 。由此可见， 改造取得的效果十分 明显 。 表 1 广西兴安县年雷电日统计表 统计 年份 年雷 电 日 次 2 0 0 3 2 o 0 4 2 0 0 5 2 o o 6 7 6 7 8 8 0 79 表 2 严关道冠、 严关一车田 3 5 k v线路雷击跳闸次数统计表 统计年份 雷击跳闸次数欣 2 0 0 3 2 0 o 4 2 0 0 5 2 o o 6 1 1 1 o o 1 维普资讯 广 西电力 2 0 0 7年第 5期 6 结语 避雷针具有特强的引雷接闪作用， 可以有效避 免被保护物遭受直击雷害， 但其缺点是架设避雷针 的地方落雷次数会大大增加。用头部分裂均压针式 新型避雷防雷针代替传统的避雷针， 在 3 5 k v变电 站四周布置， 均衡雷电场强， 可以有效减少变电站站 区内落雷次数， 可避免变电站设备及建筑物遭直击 雷害； 在 3 5 k v线路进出线段杆塔顶部安装线路型 头部分裂均压式避雷针 ， 可以有效减少 3 5 k v线 路 进出线的落雷次数， 防止雷电沿线路侵入变电站； 在 3 5 k v线路 的雷击发生较频繁地 段的杆塔顶部安装 线路型头部分裂均压式避雷针， 可以有效减少 3 5 k v线路落雷次数， 降低线路的雷击跳闸次数。 感应雷害是造成供配电系统故障的主要原因。 对 3 5 k v变电站及供电营业所办公、 宿舍楼的供配 电箱进行防雷改造 ， 各加装 1 组 3 8 0 2 2 0 v氧化锌避 雷器， 以防止电源系统产生雷电过电压而导致配电 设备的损坏。 参考文献 1 g b 5 0 0 5 7 1 9 9 4 ， 建筑物防雷设计规范 s 2 d l r 6 2 0 1 9 9 7 ， 交流电气装置的过 电压保护和绝缘 配合 s 3 郑江 一种头部分裂均压针式新型避雷针 p 中国专 利： c n o 0 2 4 7 9 4 5 1 ， 2 0 0 1 0 6 3 0 4 郑江 多层短针散流式集中接地装置 p 中国专利： cn0 0 2 0 3 5 2 2 7。 2 0 01 0 32 2 ( 上接第 2 1页) 停止 ， 观察炉 内床温 、 炉膛 出口o 2的 变化情况， 当发现 o 2 有所减少， 床温有所升高时， 说明投人的煤已经着火。继续观察 o 2 的变化情 况， 等到o 2 降低后又重新上升时， 再以同样的给煤 量投煤 9 0 s ， 观察床温和 o 2的变化。试投三次后， 若煤着火正常， 床温增加， 则可以连续小煤量给煤 ， 之后再逐渐增加给煤量。完全正常后， 按同样方法 投人另一台给煤机。 投煤过程中应当注意， 有些煤种较难着火， 着火 滞后性强。我们在某台锅炉调试中观察到从投煤到 o 2 变小、 床温升高需要的时间达 1 0 1 5 m i n ， 着火 明显滞后。一般情况下， 投煤后 3 5 min 0 2 和床 温就会开始发生较 明显的变化。 投煤过程中最难控制的就是床温。由于投煤量 控制不好， 缺乏对原煤的着火特性的了解， 调试期间 常常会出现床温大起大落的情况。有一个参数可以 帮助运行人员较好地控制床温， 那就是床温的温升 变化值， 即每分钟的温升率。通过观察床温的温升 率变化情况来控制床温， 具有很好的效果。在投煤 或减煤后， 床温的变化会有一个滞后的过程。因此 投煤后， 应观察床温温升率， 如果升高较快， 说明之 前的投煤量过多， 需要适当减少给煤量； 反之， 如果 温升率下降较快， 说明之前减煤量过多， 则需要适当 增加给煤量。 对于投煤温度， 不同的煤种其投煤温度有较大 差别。某台7 5 t h 锅炉按照锅炉厂提供的数据， 应 在床温达 4 5 0 *( 2 时进行投煤 ， 而实际调试中发现， 按 照这一温度根本不可能投煤 ， 调试人员经过多次尝 试均无法实现， 必须把床温提高到 5 8 5 才投煤成 功； 而某台4 2 0 t h锅炉设计投煤温度要求在 6 0 0 *( 2 以上， 经实践， 在床温 4 7 0 *( 2 时就投煤成功。投煤温 度取决于煤的本身特性， 一般对于挥发分较高的煤 种， 其着火温度较低， 容易着火， 投煤温度相对较低； 反之， 挥发分较低的煤种， 需要较高的投煤温度。为 了确保锅炉的安全， 建议锅炉首次投煤时， 投煤温度 宜选择在 6