油田变电站的防雷保护措施探析获奖科研报告

油田变电站的防雷保护措施探析获奖科研报告摘要：油田变电站在油田电网中发挥着重要的枢纽作用，油田电网在缺少油田变电站的情况下很难有效发挥作用。油田变电站的主要任务是油田电网的电压变换和电能分配，如果油田变电站的防雷措施不到位，变电站遭受雷击，就会给油田开发企业带来比较大的损失。本文主要从变电站雷击造成的危害和油田变电站防雷措施两方面对油田变电站的防雷保护进行了简单研究。

关键词：油田；变电站；防雷保护；措施；探析

前言：

在油田发展的影响下，油田电网也在不断提升发展水平，油田电网质量对于保证油田的更好生产和油田工人的更好生活具有重要意义，主要表现在油田电网可以为油田提供动力和照明，促进油田各项工作的有效开展，但应该注意到的是自然界产生的雷电会对油田电网产生巨大的危害，严重影响油田发展。因此，对油田变电站防雷保护措施的研究是非常重要的，自然界的雷电通过多渠道对变电站电气设备产生危害，主要有直击雷、感应雷、电磁脉冲和雷电反击。

一、雷击对变电站造成的危害

（一）直击雷

在油田变电站中，雷云直接对金属导体和建筑发生强烈放电现象的过程被称为直击雷。在这个放电过程中，电流瞬间值非常大，甚至可以达到200kA，对于如此强大的电流，其转换成的热能对泄流路径上的物體具有极大的破坏力。现在所有在运行的变电站都装有避雷针，避雷针的工作原理是：当雷击发生时，强大的雷击电流接触到避雷针，避雷针发挥传导作用，雷击电流通过避雷针和与之相连的接地导线泄入大地[1]。这个过程中会产生电位差，巨大的电位差会存在于避雷针和地面之间，因此，在变电站设计时，要确保避雷针和其他电气设备之间拥有足够的绝缘距离。

（二）感应雷

感应雷在物理原理上，主要会产生静电感应和电磁感应两种形式的危害，这两种形式对于油田变电站都有不同程度的危害。对于静电感应，就是大片雷云在天空聚集，并会携带巨大电荷，这些电荷会导致雷云周围强大静电场的形成，这个时候大量的异性电荷将会产生于雷云下方的金属导体上，一旦放电现象发生，电荷就会流动，大量电荷会流向电势低的方向，通过线路传入机房，使通信设施遭受巨大损害。对于电磁感应，它的基本过程是这样的，在雷云放电的瞬间，在放电通道周围会出现强烈的磁场，在不断放电过程中，放电通道周围的磁场会发生剧烈的变化，此时巨大的感应电流或感应电动势会在周围的导体上被击出，如果感应电动势超出了设备之间的绝缘临界值，通过击穿绝缘的方式，设备就会损坏，同时，对于相连接的通信设备，感应电流通过传导，也会对这些通信设备造成一定的破坏。

（三）电磁脉冲

通过避雷针和接地线的传导，强大的雷电流传入大地，闪电放电的变化过程比较剧烈，产生的电流是非均匀变化的，在引下线的附近，变化的雷电流产生强烈的脉冲信号，由于电磁脉冲比较强大，随距离衰减也就比较缓慢，在其传播的过程中，就会给网络交换机、集中监控系统等建筑物内的一些极其灵敏的现代化通信设备造成巨大的破坏。

（四）雷电反击

变电站避雷针被雷电闪击到时，在非常短的时间，通过引下线，巨大的雷电流内流入大地，由于雷电流瞬时值可以达到200kA，尽管接地系统良好，引下线和接地装置的电势在泄流的瞬间也可以达到100kV以上，这时反击放电现象就会产生在与地网相连的设备上。在引下线与电气设备之间，如果安全距离不够或者没有做好等电位系统，放电现象就会对人身与设备的安全造成危害[2]。

二、油田变电站防雷的基本措施

（一）直击雷的保护

如今，像避雷针等直击雷装置都在油田变电站进行了安装，同时主接地网相连接或者通过专用的接地装置接入大地。要保持接地线与被保护电气设备的安全距离，突出屋面的放散管和风管以及建筑物内的设备等都要进行接地处理。在所有油田变电站中，所有的防雷接地设计都要执行国际规范，使其能够满足雷电流泄流的需要。

（二）感应雷的保护

1.接地引下线要多使用几条，通过分流的方式大大减小每条引下线经过的雷电流。

2.加强敏感位置的电磁屏蔽。可以使用特殊的屏蔽材料甚至采用双层屏蔽措施，改善屏蔽效果。

3.重要电子信息系统应尽可能与外墙保持一定距离，这是以建筑物结构钢筋作引下线时的基本要求。

4.对于电子信息系统的供电系统保护，要在电子信息系统的信号传输回路上安装防感应雷装置，同时在分电装置主线开关处及总配电装置主线开关处分别安装防感应雷装置。

5.屏蔽层公用一个接地网，对于所有进、出控制室的电缆，都要采用屏蔽电缆。

（三）电磁脉冲的保护

屏蔽和隔离是防护电磁脉冲最有效的措施，为了起到抑制和消除电磁干扰的作用，把空间中的电磁干扰阻挡在被保护的通信设备之外是屏蔽的主要措施，具体就是在变电站设计的过程中将电气专业与建筑密切配合，在主控室的六面墙体中布置金属屏蔽网，做好隔离防护，将具有屏蔽功能的铠装线应用于进出主控室的线路连接中。

隔离的主要内容就是对控制系统中接口信号的隔离[3]。采用弱电自动化装置组成控制系统是现在变电站的基本特点，为保证系统的稳定运行，就要抑制空间电磁脉冲对传输过程的干扰，可以采用光电隔离器、脉冲变压器等隔离数字输入和输出信号。

（四）重电反击的保护

为有效的进行雷电反击保护，需要将独立避雷针运用于高电阻率地区；当这个地区的电阻率比较一般时，为了便于有效地泄放雷电能量，其接地电阻应该≤10Ω，以降低引下线电压，同时可以搭建均压网，这个均压网要保证全变电站所有设备与大块金属相连接，然后连接处于低电位的设备和接地装置，形成一张等电位均压网。除此之外，在敷设主地网时，要使网孔成方形，以便更好的发挥作用。

三、结语

将防雷设施配备在油田变电站中，