试论变电站防雷技术

摘要：随着我国电力行业的迅猛发展，为了保证全国各地的电力供应，变电站建设也容易增多，但是某变电站防雷设计方面的并不尽如人意，致使雷击事件时有发生，造成了较大损失，故在进行变电站设计时，构成一个的安全有效的防雷防护网。本文主要探讨变电站防雷技术，旨在加强变电站防雷技术。

关键词：变电站；防雷；保护；技术

由于变电站的特殊性，致使众多高压设备聚集，较为容易发送雷击事故，一旦发送雷击事故，不但对电力设备造成一定损失，而且会导致局部地区供电中断，严重影响居民生活、生产。因为加强变电站防雷技术已势在必行。

1 变电站直击雷的保护

变电站直击雷的保护主要是安装避雷针。避雷针的原理是将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。变电站内所有配电设施，包括组合导线和母线廊道，均应在直击雷保护措施的保护之下，要按规范的避雷针保护范围的计算方法来进行，独立针与被保护物之间应有一定距离，以免雷击针时造成反击，接地装置与被保护物接地装置之间也应保持一定距离，以免击穿，如果场地限制，可将两个接地装置相连，但是为避免设备反击，该连接点到35kV 及以下设备的接地线入地点，沿接地体的地中距离应大于15m。35kV 及以下的变电站，由于绝缘水平较低，不允许避雷针装设在配电构架上，避雷针必须独立安装，并满足不发生反击的要求；110kV 及以上的变电站，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，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，为保险起见可在附近加设3～5 根垂直接地极或水平接地带。

避雷针会增加在架空线路上产生感应雷电过电压的频率，避雷线不但不会增加在架空线路上产生感应雷电过电压的频率，而且还能降低感应雷电过电压的幅值，从经济角度考虑，电力行标规定35kV 及以下线路，一般不沿全线架设避雷线，可在容易产生雷击部位增设避雷线，避雷线的接地电阻在规定的范围内。

因此只要将变电站所有的设备及变电站进出线的最后一档线路，均纳入其保护范围之内，完全可以防止变电站设备遭受直接雷击。

2 雷电侵入波影响变电站的防护

变电站对侵入的雷电波防护的主要措施是在其进线上安装WGMOA（氧化锌避雷器），对多雷地区的架空线路易击部位均可适当安装，如高压开关室进线端安装高压避雷器，高压避雷器接地应以最短的距离就近接地，控制线路的二次线路引入处应安装相应的低压电源避雷器，避免感应雷电过电压侵入而造成控制仪表失控或损坏。将避雷器并联装设在被保护设备的附近，当过电压超过一定值时，避雷器动作先导通放电，从而限制了被保护设备的过电压值，达到保护高压电气设备的目的。

2.1 变电站的进线双重防护

只要使避雷器电流幅度值不超过5kA（在330kV～500kV 级为10KA），来波陡度不超过允许值，避雷器才能可靠地保护电器设备。为了确保避雷器的可靠性，在靠近变电站的进线（35kV～110kV 无避雷线的）1 公里～2 公里处架设避雷线是变电站的进线防雷的主要措施，在进线段以外落雷时，由于进线段导线的阻抗，使电流幅度值受到限制，而且沿导线的来波陡度也将由于冲击电晕作用而大为降低，导线及大地的电阻对波的衰减变形也会有一定影响。如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA（在330kV～500kV 级为10kA），且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。对变电站进线实施双重防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电流幅值和雷电波的陡度。

2.2 变压器的防护

变压器是交流电系统的重要设备，对变压器采取防雷电波侵入的保护措施，可以防止变压器自身受到雷电过电压的损坏，提高供电可靠性，也可以防止雷电过电压通过变压器传播到变电站电源系统。配电变压器高压侧一般采用阀型避雷器保护，低压侧安装氧化锌避雷器，接地端直接接在变压器的外壳上，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接地线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器和接地电阻上的电压，从而减少了雷电对变压器破坏的机会。

自耦变压器一二次绕组之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会引起低压侧过电压，在自耦变压器的中压套管与断路器之间以及自耦变压器的高压侧套管与断路器之间都必须各加装一组避雷器。当低压侧开路运行时，不论冲击波从高压端或中压端过来，都会经过高压或中压对低压绕组之间的电容静电耦合，使低压绕组出现过电压。由于低压绕组是开路的，所以它对地的电容不大，于是在低压绕组上出现的电位可能达很高而使低压绕组损坏，因此低压绕组的直接出口处也应该对地安装一组避雷器。

变压器中性点的保护。中性点不接地或经大电感接地的35kV～60kV 电网中的变压器中性点一般不需要保护。中性点非直接接地的110kV～154kV 电网中的变压器，由于线路有避雷线且绝缘较强，中性点可以不需要保护，但在多雷区或装有消弧线圈的变压器且有单路进线运行的可能时，要加装避雷器保护，以限制消弧线圈的磁能可能引起的操作过电压。对于中性点直接接地的10kV～330kV 电网，由于变压器中性点的绝缘水平比相线端低得多，需要加装避雷器保护。

3 变电站的防雷接地

防雷接地的作用是减小雷电流通过接地装置时的对地电位升高，其接地是否良好，对保护作用的发挥有着直接的影响。同时在变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网[5]，然后在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

垂直接地体之间的距离为5m 左右，顶部埋深0.5 m～0.8m。接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m，当小于3m 时，接地体的顶部处应埋深1m 以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。焊接部位应作防腐处理。

接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。

独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋（不少于2根）及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2 根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。

4 小 结

变电站是电力系统中重要组成部分，变电站防雷直接影响工农业生产的正常运行和城乡居民的日常生活，变电站的雷电防护主要措施有：

（1）利用避雷针和避雷线防止直击雷对变电站的影响

（2）通过避雷线和避雷器防护架空线路的雷电感应过电压、直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站；（3）对变电站进线采取避雷线和避雷器双重防护，以提高避雷器的可靠性和安全性；

（4）变压器的防护要针对不同性质和类型安装避雷器，并注意变压器中性点的保护；

（5）防雷的关键在于接地，其接地是否良好，对保护作用的发挥有着直接的影响，接地体、引下线和接地电阻必须达到规范要求。

参考文献：

[1] 苏邦礼，崔秉球，吴望平. 雷电与避雷工程[M]. 广州：中山大学出版社，1996.

[2] 《电力系统变电站防雷运行管理规程》DL548-94.