如何完善农村排灌泵站电气系统过电压保护措施

摘要 分析我省排灌站过电压保护方案存在的问题，并针对这些问题提出解决方案。

关键词 排灌站；过电压保护；方案整改

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0106-02

1 目前农村排灌站过电压保护

存在的主要问题

吉林省是农业大省，农村排灌泵站数量众多，为确保我省乃至全国的粮食安全起到了不可忽视的作用。目前很多泵站已经运行二三十年，设备设施陈旧老化，机组无法达到满出力运行，提水流量减少，泵站故障频出，直接影响农业生产，为此近年来对省内几大灌区排灌泵站进行更新改造。通过调查表明，我省已投入运行的这些旧站甚至有些新建泵站，在过电压保护措施方面不同程度上都存在缺陷。当发生过电压故障时容易造成设备损坏，导致停机耽误生产甚至威胁人身安全，具体情况如下：

1）泵站过电压保护方案有漏洞，有些泵站仅设置防直击雷设施，即在厂区内设置避雷针，10kV电源进线终端杆处设置避雷器，除此之外再无任何防过电压设备设施；

2）泵站过电压保护设备的采用和设立有错误，有些泵站避雷针距离电气厂房太近且未采取措施；有些泵站过压保护器选型错误，无法起到保护作用；

3）泵站过电压保护设备落后，保护作用不明显，甚至不起作用；

4）接地电阻值不达标。

2 排灌站过电压保护方案整改

目前看，无论是旧泵站改造还是新建泵站，从设计阶段就应该针对不同地区不同规模采用的过电压保护方案进行论证。过去在设计过程中对过电压保护方案论证的重视程度不够，没有做深入研究，经验主义，认为以前的工程怎样做，现在设计过程中依然采用，不进行分析论证。殊不知随着新型电气设备的大量应用，以及电气设备过电压保护及绝缘配合技术的发展，泵站过电压保护方案也应随之更新，以适应不断发展的电气组成方案。在制订过电压保护方案时，要充分听取各种意见，科研、设计、施工和运行部门应紧密配合，根据泵站所在地雷电活动情况和电力网的具体特点，确定过电压保护方案。

2.1排灌站过电压形成的原理分析

2.1.1排灌站电气系统过电压种类

通常情况下，泵站的电气系统处于正常的工作状态，此时电气设备在额定电压下处于绝缘状态，当设备遭到雷击或者由于操作不当等原因，造成系统中某区域局部电压升高超出设备正常运行范围称之为过电压。这种过电压一般可以分为内部和大气两种过电压。发生内部过电压的原因主要是拉闸、合闸的操作，接地或者断线等事故引起的过电压，内部过电压发生的根本原因是系统内电磁能量聚集和振荡引发的，一般分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压，几乎所有过电压过程都是综合在一起的，叠加后会对电气设备绝缘造成严重威胁，内部过电压随机性很大。大气过电压一般分为感应雷击、直接雷击及侵入雷电波三种。大气过电压的特点是持续的时间非常短，但冲击力非常强，破坏程度跟雷电活动的强度有非常紧密的联系。

2.1.2排灌站过电压种类分析

一般情况农村排灌站的主电源为10kV，降压到0.4kV后向站内用电负荷供电。由于架空线路与排灌站变电所相连，而线路的绝缘水平又比变电所内的电气设备要高，因此沿着线路侵入到变电所来的雷电进行波的幅值往往是很高的，极易造成所内电气设备的损坏。泵站变电所内的露天设备容易遭到直击雷破坏，也必须采取相应措施。由于近年来真空断路器等设备的应用越来越广泛，变电所内发生操作过电压的几率提高。由于变电所内大气过电压和内部过电压都可能发生，而且在发生时对电气一次及二次设备都会产生影响，如果措施不力极易造成设备损坏，引起停电事故，影响生产，所以有必要针对排灌站电气系统可能发生的过电压种类进行分析，并采取针对性的措施，保证生产安全。

2.1.3排灌站过电压保护方案

1）防止雷电侵入波保护

架空线路进线时，在10kV终端杆初设一组氧化锌避雷器。

具有电缆段架空进线线路，氧化锌避雷器应装在架空线路终端的电缆终端盒附近，这组避雷器的接地应和电缆的金属外皮相连。

上述氧化锌避雷器的接地除应以最短的距离与变电所的接地网相连外（包括通过电缆金属外皮相连接），还应在附近装设集中接地装置。

10kV母线上装设一组氧化锌避雷器。

另外在变压器低压侧进线开关柜内设置浪涌保护装置，同时对电动机、UPS电源等重要回路也要单独设浪涌保护装置。某些容易受到雷电侵入波干扰的二次回路，特别像GPS天线这样的从室外传输到室内的回路，应加设信号浪涌保护装置。

2） 防直击雷保护装置

排灌站电气设备一旦遭受到直接雷击，就可能造成设备的严重损坏，后果非常严重，因此必须有完善的直击雷保护装置，用以保护屋外的配电装置（变压器、母线、开关设备等）、排灌站主副厂房。

排灌站防直击雷装置采用独立避雷针。避雷针不能设置在主副厂房屋顶及10kV母线架构上。国内曾发生过几次由于在35kV及以下配电装置及控制室屋面上所装避雷针落雷而造成的反击事故，造成二次控制系统误动作，甚至损坏电气设备。

避雷针除应与接地网连接外，还应在附近加装集中接地装置。由避雷针与接地网连接点到变压器与接地网连接点沿着接地体的地中距离不得小于15m，这样当避雷针上落雷时，在集中接地装置处电位瞬时升高，当传至15m以上时，电压只有22%左右，对变压器一般就没有多大危险了。

为防止发生反击事故，除设置独立避雷针以外，还应将排灌站所有室内外的接地装置连成一个整体，做成环网状接地网，不要出现开口，降低跨步电压和接触电压，以保证人身安全。

在选择独立避雷针位置时应注意，不能设立在行人经常通行的地方，且与道路的垂直距离要大于3m。为防止独立避雷针向配电装置导电部分发生反击

S1系独立避雷针与配电装置到点部分的空气距离，一般不得小于5m，为降低避雷针落雷时所产生的感应过电压，在条件允许时，S1宜增大到10m。

S2系避雷针的接地装置与接地网间最近的地中距离，一般不小于3m。

3）防操作过电压保护装置

排灌站10kV真空断路器附近装设氧化锌避雷器，结合1）中的设置，即可达到防止操作过电压对电气系统破坏的目的。

4）完善接地装置

排灌站接地系统为共用接地系统，即工作接地与防雷接地共用一个接地系统，二者之间有电气连接。为此该接地系统的接地电阻值必须达标，要求不高于4Ω，否则即便设置了防雷装置，由于接地电阻过高引起反击电压升高，也会威胁电气设备的安全运行。为此在工程实施的各个环节，应充分重视接地系统的各项工作，确保接地系统各项指标符合要求。

3 结论

据统计吉林省平均雷暴日数为22.7天～39.4天，大部分地区属于多雷区，只有少部分地区属少雷区，为此应充分重视排灌站的防过电压保护工作。但实际情况是由于在工程实施的各个环节没有充分重视防过电压工作，造成事故停机的事例较多，给农业生产造成损失。

由于排灌站电气接线简单，电压等级低对过电压保护系统的要求较低，若严格按照前面所叙述的防过电压保护的方案实施，是完全能到到安全防护的目的。

参考文献

[1]王宇飞，等.吉林省30年雷暴日特征统计分析.吉林气象，2009（3）.

[2]舒廉甫.发电厂变电站过电压保护及接地设计.中国电力出版社，2009，6.

[3]董振亚.电力系统的过电压保护，2版，中国电力出版社，1997.