变电站的防雷措施研究

雷承贵

摘要：变电站作为电力系统的重要组成部分，由于变电站的特殊属性，容易引发雷击变电站事故，对于变电站的防雷措施要求十分严格。本文阐述了雷击变电站的种类及危害，通过对雷击变电站事故的原因进行分析研究，探讨了变电站的防雷措施及其重要的现实指导意义。

关键词：变电站;防雷;措施

1 前言

随着我国经济的迅猛发展，电网建设迎来了发展的黄金时期，修建变电站更是电网建设的重中之重。变电站作为电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能以及分配电能的场所，通过变电站中的变压器将不同等级电压的电网连接起来。变电站还有开关设备、汇流母线、计量装置、互感器、指示仪表、继电保护装置、調度通信装置和防雷保护装置等，这些一、二次设备对变电站起着监视和保护作用。雷电具有电流大、电压高、冲击性强等特点，破坏性十足，雷击时在空间产生更强的暂态电磁场，成为变电站主要电磁干扰源，一旦变电站发生雷击事故，很容易导致电网设备损坏和线路发生跳闸事故，因此研究变电站综合防雷措施具有十分重大的实际指导意义。

2 雷电的主要危害

2.1雷电放电时产生高温损坏设备

带电雷云对地面物体发生放电时，雷电流可达几十千安，甚至几百千安。如此大的电流即使持续的时间非常短，也能在通道上产生大量的热，其温度最高可达几万度。显然，这样强烈的弧光若与易燃、易爆物质相接触，必然会引起燃烧、爆炸或造成火灾。如果厂房的屋顶是可燃的，雷击时就可能引起火灾。

2.2雷电放电时产生强烈的机械效应造成厂房或设备损坏

当雷电流通过木材内部的纤维缝隙或砖结构的缝隙时，由于产生很高的温度，会使附近空气激烈膨胀，水分及其他物质迅速分解为气体而呈现极大的机械力;再加上静电排斥力的作用，将对地面结构造成严重的劈裂，甚至使木柱变为碎屑。当雷击在没有避雷针的砖制烟囱上时，破坏力尤为严重。据统计，有许多钢筋混凝土结构的烟囱在遭受雷击时曾被打坏过。

2.3雷电放电时静电感应和电磁感应的作用对厂房和设备造成破坏

由于静电感应产生的电压可以击穿数十厘米的空气间隙，这对于装有易燃、易爆物质的仓库来说，无疑是很危险的。此外，由于静电感应的作用，建筑物的金属物体之间也可能产生火花放电。

2.4雷电放电时会造成人员伤亡

当雷击大树时，人在树下避雨有可能遭到雷击。当雷击避雷器时，由于雷电流向四周发散，若有人在附近地面走动，也可能由于跨步电压的作用而造成伤亡。

3 变电站雷击的成因分析

在变电站正常运行的过程中，一些电气设备的绝缘经常会处于电网额定电压之下。但是，在由于各方面因素的影响和制约，尤其是雷电因素，使得在供电系统以及配电系统的电压远远超过了正常的数值，从而对变电站的稳定运行造成了很大的影响。一般情况下，变电站出现雷击的原因主要可以体现在两个方面。一方面，在配电站运行过程中，雷电会直接击在设备上，致使变电站的运行受到了一定的影响。另一方面，架空线路的雷电感应通过电压或者直击雷过电压形成其强大的雷电波，侵入到变电站当中，从而使得变电站内无法正常的运行。对于感应过电压以及直击雷过电压，其具体分析如下：第一，感应过电压分析。通常情况下，在一些雷雨天气，经常会产生雷电现象。当遇到这种情况时，雷电云就会在架空导线上方，由于受到静电感应，雷云就会在导线上方集聚越来越多的异性束缚电荷，当雷云在向大地放电的过程中，架空的导线上的异性束缚电荷就会被释放，然后形成的电荷流就会想架空导线的两端聚集，并产生非常高的过电压，致使变电站的运行受到了一定的影响。第二，直接雷过电压分析。在变电站运行过程中，雷云会直接击中电力设备，并且形成一个比较强大的雷电流。这种情况的出现，就会使得雷电流在电力设备上产生较高的电压，一旦雷电流通过物体，那么就会使得变电站的运行受到很大的影响。当出现这些问题时，如果相关人员没有及时的采取措施，久而久之，就会使变电站的电力设备绝缘损坏，从而引发一系列的安全事故，不利于电力企业的良好发展和进步。

4 变电站的防雷保护措施

4.1装设避雷针保护整个变电站建筑物以免直接雷击

避雷针可以防护直击雷。避雷针可以单独立杆，也可以利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔;但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。

4.2装设架空避雷线及其他避雷装置作为变电站进出线段的防雷保护

这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此，要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。

35KV电力线路，一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防直击雷，但为防止变电所附近线路上受到雷击时雷电沿线路侵入变电所破坏设备，需在变电所进出线l-2km段内装设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直接雷击。

为使上项保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器，其接地电阻≤10欧。

对于电压35KV、容量3200KVA以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护接线方式。

4.3装设阀型避雷器对沿线路侵入变电站的雷电波进行防护

变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传人变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。

6-10KV变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。

4.4低压侧装设避雷器

主要用在多雷区，以防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点不接地时，其中性点可装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器，保护间隙。

5 结语

综上所述，变电站作为电力系统中非常重要的组成部分，其非常容易遭受雷电的袭击，进而引发安全事故，这不仅会对变电站的正常工作造成影响，而且也会对人们的生命财产安全造成威胁。因此，必须有效应用变电站内的防雷保护措施，确保变电站运行的稳定性与安全性，使整个电力系统能够稳定运行。

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