220kV变电站进线的防雷措施探析

（广东谷源电力工程有限公司，广东 广州 510000）

220kV变电站进线的防雷措施探析

邹冰兵

（广东谷源电力工程有限公司，广东 广州 510000）

在电力系统中，微机保护是电网稳定运行的保护伞，自动化装置的广泛使用大大提高了系统运行的安全性。值得注意的是，这些装置处于恶劣的电磁环境之中，很容易受到干扰和冲击，尤其是雷电冲击，采取合理有效的防雷措施对于变电站的稳定来说意义重大。本文针对220kV变电站进线的防雷进行研究，通过具体案例分析了变电站及输电线路的防雷保护，给出了完善线路防雷保护的具体措施，以期给相关工作人员参考。

变电站；进线；防雷保护

在变电站的设计规划中，对于220kV的输电线路，需要全线架设避雷线，220kV变电站中还需要安装母线避雷器，共同保证电网的安全稳定运行。近年来，我国的气候条件发生了较大变化，输电线路所面临的自然环境变得恶劣起来，常常会出现输电线路遭受雷击的现象，直接雷和绕击雷对输电线路造成的伤害是不言而喻的，另外，雷电的入侵还会造成变电站断路器的损坏。完善变电站进线的防雷保护措施对于减少电网事故来说有着重要的现实意义。

1 案例分析

某220kV变电站中有两台主变压器，其容量都为120MVA，其电压比为230±3×2.5%/121/38.5kV，接线方式为双母线带旁路接线；运行时，两台主变压器并列运行。在一次事故过程中，雷电暴风雨造成一线路遭受雷击出现单相接地，相应的母线失灵保护动作跳闸；经过工作人员的检查后发现该线路上的断路器W相出现了瓷套的损伤。在事故发生之前，两条母线是并列运行的，其中，1号主变压器和遭受雷击线路两旁的线路运行于220kVVI号母线，2号主变压器运行于220kvn母线；母联断路器处于闭合状态。事故发生过程中，该地区发生了大面积的雷雨天气，雷电十分强烈。变电站首先发出了事故总信号，其中的26号断路器出现了双高频保护动作跳闸，并且一相接地，短路电流二次值高达14.16A；经检查后发现，跳闸断路器的W相灭弧室中出现了瓷套损坏，下部的法兰有几处放电痕迹。

2 雷击事故原因分析

事故发生后立即展开线路巡视，其中的26号线路遭受了雷击，一杆塔的W相线路上的绝缘子出现了放电击穿现象并且单相接地，这是导致故障跳闸的直接原因。另外，查看断路器的保护动作录波图发现，高频保护首先启动了出口的跳闸，在线路出现了接地后高频闭锁距离和零序被启动。图1给出了雷电入侵的示意图及断路器W相断口电压的示意图。

图1 雷电侵入示意图及断路器W相断口电压示意图

3 输电线路遭受雷击分析

据相关统计，在我国的事故跳闸事件中，输电线路因遭受雷击而出现故障的事件占据了36.2%的比例。由此可见，输电线故障跳闸中雷击是最主要的原因。如果能够采取有效措施减少输电线路的雷击跳闸事故，就能够避免雷电侵入波对变电站中电气设备的损害。雷电对输电线路的破坏有两种方式，分别是直击和绕击，因此，其产生的过电压就有直击雷过电压和感应雷过电压之分。在110kV及以上的输电线路中，感应过电压可以通过架设避雷线的方式加以防范。过电压会使避雷线、杆塔以及大地之间形成一个回路，其中有雷电流流过。杆塔接地电阻会造成杆塔顶部与地之间存在电压差；当该电位差大于绝缘子50%的雷电冲击放电电压时，绝缘子就会出现击穿放电现象。当导线遭受雷电绕击时，过电压将会在导线上传播，造成导线的电位升高，有可能引起单相短路，从而出现线路的故障跳闸。

4 应对措施

为了有效减少变电站中电气设备遭受雷击的可能性，本文提出了以下几种应对措施。

4.1 安装变电站进线避雷器

配电线路没有全线架设避雷线，在变电站中安装避雷器组可以实现有效防雷。在变电站内，有些断路器需要经常开断运行，在这些断路器的线路侧应该安装避雷器，用以防止断路器断口遭受雷电过电压的损坏。尽管避雷线能够实现对线路的保护，但是在变电站内的断路器断口处还会存在雷电波的入侵以及感应过电压的破坏。

4.2 采用线路避雷器

输电线路具有线路长的特点，采取就地消纳雷电的方式可以有效减小雷电危害，因此加装避雷器和避雷针可以有效防止雷电波对变电站的破坏。

将避雷器安装于线路后，当导线受到雷电绕击时，一旦绝缘子两端的电压到达避雷器的动作电压，避雷器就会发生动作，实现电流的分流；其中，一部分电流将会流经杆塔和避雷线，从而抬高塔顶的电位，这样可以有效降低绝缘子两端的电压，绝缘子就不会出现闪络，线路也不会出现跳闸。当塔顶遭受雷电直击，线路避雷器也会发生相应的动作，实现电流的分流；另外，避雷线和输电导线之间还存在电磁感应作用，在两种线路上会产生分流的耦合分量，它将会使得导线的电位得到抬高，导线与塔顶间的电位差不会超过绝缘子的闪络电压，这样一来，绝缘子就不会闪络。

在选择避雷器上，当前，复合绝缘金属氧化锌型避雷器是220kV及以上输电线路的首选，它又分为带间隙和不带间隙两种类型。就变电站的进线保护来说，应该选择无间隙型避雷器，这种避雷器采用的是氧化锌阀片，它具有十分优越的伏安特性曲线，放电没有延时，续流小，通流能量较大等；就输电线路而言，应该采用带串联间隙型式避雷器，在正常情况下，串联间隙能够保证避雷器不受电压作用，也没有电流流过；一旦遭受雷击，串联间隙就会被击穿，使避雷器形成一个通路，此时避雷器才真正投入使用，实现泄流作用，限制了过电压，对绝缘子起到了保护作用，同时也避免了线路的跳闸事故；这种避雷器的主要优点在于：当线路没有遭受过电压时，避雷器不会承受电压，有效延缓了避雷器的老化现象。但这种避雷器的使用应该与绝缘子耐受的过电压相匹配，所以要正确调整间隙大小。

在安装避雷器的过程中，首先应该合理选择安装地点，对此应该与雷电定位系统相结合，对雷电的活动情况进行分析，找到雷电的频繁区，综合考虑地形、地势、地貌等因素来选择安装地点。在10～35kV的系统中，应该将避雷器安装在断路器和出线隔离刀闸间，也可以安装在线路一侧；这样一来，既可以防止过电压的破坏，又可以防止断路器受到过电压的影响。220kV及以上的输电线路则应该视具体情况来选择避雷器的安装位置；在雷电反击易发区，将避雷器安装于杆塔的两边；从提高耐雷水平的角度出发，也可以将避雷器安装在落雷塔上，同时在相邻的杆塔上安装避雷器。

4.3 运行方式安排和操作要求

在雷雨季节，要对设备的运行方式进行合理安排，对于正常热备用的断路器来说，应该装设避雷器进行保护；而对于短期的热备用断路器则在雷电发生之前将其转为运行或是冷备用。在遭遇雷电跳闸后，为了有效防范雷电过电压的破坏，线路跳闸之后应该首先进行试送；如果试送不成功，应该断开联络线路两端的断路器，或者是将这些断路器转为冷备用状态。

4.4 其它措施

除上述方法之外，还应该进行线路的防雷接地检查，线路的杆塔接地电阻应该在标准规定的范围之内，以此来保证不会发生雷电反击。要定期进行线路接地电阻的普查，对于超出标准的要进行及时改进和更换。

结语

在电网的安全运行过程中，雷电的影响是不言而喻的。应该尽可能的在线路上装设避雷器防止雷电的破坏。现场经验表明，将变电站进线的避雷器作为典型设计的内容是十分有必要的。本文通过具体案例分析了变电站及输电线路的防雷保护，给出了完善线路防雷保护的具体措施。在今后，应该加强对防雷设备的检测和维护，按照标准进行防雷设备的测试。

[1]赵智大.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2006，08.

[2]国家电网公司输变电设备评估分析报告[R].国家电网公司生产运营部，2005，01.

[3]GB 11032-2002.交流无间隙金属氧化锌避雷器[S].

TD61 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A