变电所防雷设备及措施

1、引言

变电所是位于电力系统中很重要的地位,一旦发生遭受雷击事故,变电所的负荷将面临停电的危险,将会影响生产和人民群众的生活。由设计院的变电站设计,为保护供电系统中变电站所的电气设备安全,提高其供电可靠性,所以在设计中应优化防雷的设计方案,加强变电站所的防雷措施,减少雷击事故,有着极其重要的社会和经济意义。

2、雷击的来源及解决途径

2.1 雷击的来源

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。

2.2 雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径

拦截基本措施有避雷针、避雷线。10kV及以下变电所通常在屋面只设避雷带,小变电所大多采用独立避雷针,大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线,或两者结合。对于房间内精密的仪器仪表,采用过压保护器(电涌保护器)、防雷端子等可提高电气设备自身的防护能力。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器,有效防止电气设备、电子元件被击坏。在重要设备的电源配入、配出口均应加装电涌保护器,选用的电涌保护器器具有远传通讯接点,接入后台管理机。即当发生雷击事故时,如电源防雷模块遭到损坏,在后台监控机上就能显示其状态。

2.3 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,是导致变电所雷害的主要原因,若不采取防护措施,势必造成变电所电气设备绝缘损坏,引发事故

变电所在户外设置避雷器和在配出柜内设置避雷器,避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器(MOA),西方国家除用MOA外,还在所有电气装置上安装空气间隙,作为MOA失效后的后备保护。

3、避雷针的设置

所有被保护设备均应处于避雷针(线)的保护范围之内,以免遭受雷击。当雷击避雷针时,避雷针对地面的电位可能很高,如它们与被保护电气设备之间的绝缘距离不够,就有可能在避雷针遭受雷击后,使避雷针与被保护设备之间发生放电现象,这种现象叫反击。此时避雷针仍能将雷电波的高电位加至被保护的电气设备上,造成事故。不发生反击事故的避雷针与电气设备之间的距离称为避雷针与电气设备之间防雷最小距离。通常由于避雷针较高,可以在上面设置照明灯具,但是由于考虑照明电缆直埋敷设,需要延长直埋敷设的距离,主要也是考虑反击。

雷击避雷针时,雷电流流经避雷针及其接地装置,为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故,空气间隙必须大于最小安全净距。为了防止避雷针接地装置与被保护设备或构架之间在土壤中的间隙被击穿而造成反击事故,空气间隙必须大于最小安全净距。

4、避雷针装设技术要求

对于35kV及以下的变电所,因其绝缘水平较低,必须装设独立的避雷针,并满足不发生反击的要求。

对于110kV以上的变电所,由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高,可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上,因而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。装设避雷针的配电构架,应装设辅助接地装置,该接地装置与变电所接地网的连接点,距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应小于15m。其作用是使雷击避雷器时,在避雷器接地装置上产生的高电位,沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减,使侵入的雷电波在达到变压器接地点时,不会造成变压器的反击事故。由于变压器的绝缘较弱,同时变压器又是变电所的重要设备,故不应在变压器的门型构架上装设避雷针。

由于变电所的配电装置至变电所出线的第一杆塔之间的距离可能比较大,如允许将杆塔上的避雷线引至变电所的构架上,这段导线将受到保护,比用避雷针保护经济。由于避雷线两端的分流作用,当雷击时,要比避雷针引起的电位升高小一些。因此,110kV及以上的配电装置,可将线路避雷线引接至出线门型构架上,但土壤电阻率大于1000Ω・m的地区,应装设集中接地装置。对于35～60kV配电装置,土壤电阻率不大于500Ω・m的地区,允许将线路的避雷线引接至出线门型构架上,但应装设集中接地装置。当土壤电阻率大于500Ω・m时,避雷线应终止于线路终端杆塔,进变电所一档线路保护可用避雷针保护。

5、结语

根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性,及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途,采取相应雷电防护措施。对处在不同区域的设备系统进行等电位连接和安装电源防雷装置及浪涌电压保护装置,使得处在不同层次的设备系统达到统一的防雷效果。根据以上的分析,变电所的防雷是不可忽视的问题,建设单位和设计部门都应认真考虑、加以重视,只要采取必要的措施,是可以做好防雷工作、降低雷击造成的损失的。