浅谈变电所及防雷保护措施.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除浅谈变电所的防雷保护措施作者：李东摘要: 变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。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、雷电感应、雷电侵入波应采取相应的防雷保护措施。因此要求变电所的防雷保护措施必须十分可靠。关键词:变电所；防雷保护；雷击原因；防雷原则；具体措施 一、变电所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：一是雷直击于变电所的设备上，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所。其具体表现形式如下：（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）雷电侵入波。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，是导致变电所雷害的主要原因，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。二、变电所防雷的原则 针对变电所的特点，其总的防雷原则是：（1）将绝大部分雷电流直接引入地下泄散(外部保护)；（2）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)；（3）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。三、变电所防雷的具体措施 变电所遭受的雷击是下行雷，雷电直击在变电所的电气设备上，或者架空线路的感应雷过电压及直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，避免直击雷和雷电波对变电所进线及变压器等供配电设备产生破坏就成为变电所雷电防护的关键。 （1）避雷针避雷针是防直击雷的有效装置。它的作用是将雷电吸引到自身并泄放到大地中，从而保护其附近的建筑物、构筑物和电气设备等免遭雷击。避雷针的保护原理是：当雷云中的先导放电向地面发展，距离地面一定高度时，避雷针能使先导通道所产生的电场发生畸变，此时，最大电场强度的方向将出现在从雷电先导到避雷针顶端（接闪器）的连线上，致使雷云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。（2）避雷线避雷线是由悬挂在保护物上空的镀锌钢绞线（即接闪器，截面不得小35mm2）、接地引下线和接地体组成。（3）避雷器避雷器是用来限制沿线路侵入的雷电压（或因操作引起的内过电压）的一种保护设备。避雷器主要作用是降低入侵的雷电波，使之能够达到电气系统设备绝缘强度允许值以内。我国主要的避雷器是采用金属氧化物避雷器。1、变电所装设避雷针对直击雷进行防护 架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施。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35 kV变电所,保护室外设备及架构安全,必须装有独立的避雷针。独立避雷针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5米, 主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于3米,独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10,并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电所,装设避雷针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。 转贴于 中国2、变电所对雷电侵入波的防护 雷击输电线路的次数远多于雷击变电站，所以沿线路侵入变电所的雷电侵入波较常见。再加上输电线路的绝缘水平（即绝缘子串50%冲击放电电压U50%）比变压器及其他电气设备的冲击绝缘水平高得多，因此，变电所对雷电侵入波的防护显得很重要。变电所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所的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。变电所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。3、变电所进出线段的雷电防护据相关统计，变电所因雷电侵入波形成的雷害事故有50%是离变电所1km以内雷击线路引起的，约有71%是3km以内雷击线路引起的。要限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷波的波度，就必须对变电所进线实施保护。当线路上出现过电压时，将有行波导线向变电所运动，起幅值为线路绝缘的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。应为雷电侵入波沿导线传播时有损耗，具体是雷电压在线路上感应产生的地点离变电所越远，它流动到变电所时的损耗就越大，其波陡度和幅值就降得越低。所以在接近变电所的进出线上加装避雷线是防雷的主要措施。如不架设避雷线，当遭受雷击时，势必会对线路造成破坏。变电所出线保护是在靠近变电所出线架12km线路上所采取的可靠的防雷保护措施，变电所进线保护具体措施视变电所的线路情况而定。这样，侵入变电所的雷电过电压波主要来自进线段外，并经过12km线路的冲击电晕影响，不但削弱了侵入波的幅值和陡度，而且因进线段波阻抗的作用，也限制了通过避雷器的雷电流，使其不超过规定值，保证了避雷器的良好配合，这一措施就是变电所进出线段保护。三、变电所的防雷接地 变电所接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。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；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；雷电保护接地即为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电所接地网应遵循以下原则：（1）为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，一般应使用一个总的接地装置；（2）变电所的接地装置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地体外，还应敷设人工接地体；（3）在高土壤电阻率地区采用降低接地电阻的措施；（4）人工接地网应围绕设备区域连成闭合形状，并在其中敷设若干水平均压带；（5）屋内接地网由敷设在房屋每一层的接地干线组成，在各层的接地干线用几条上下联系的导线连接，而后将屋内接地网的几个地点与主接地网连接。变电所电气装置的接地装置应尽量利用自然接地体，在有需要时增加人工接地极。水平接地线采用40mm4mm扁钢，垂直接地极采用50mm5mm角钢，垂直接地极间距5m6m，主接地网接地电阻不大于4，主接地网敷设于地面1m以下