刍议避雷针的技术改进措施

摘 要

在电网系统中，35KV线路占据着比较大的比例，是变电站电能分配的中枢系统。如果35KV遭到雷击会直接影响电网的供电的安全性。基于此，本文对35KV变电站防雷与接地调度进行分析。

【关键词】35KV变电站 防雷 接地调度分析

35KV防雷的主要目的是为了避免雷电过电压对电气设备造成破坏，并使用相关措施降低雷击对电气设备造成的危害。通常使用避雷网、避雷线、避雷针等进行防雷。作为防雷装置的主要构成部分，接地装置可以有效避免变电所所等建筑物遭受雷击。所以，做好变电站的防雷与调度分析具有重要意义。

1 案例介绍

某地区为强雷活动区，土壤的平均电阻率为510 p.Ω，平均雷爆日为72日。变电站的终端变电站为35kV，一共有七条出线，一条进线，面积为46.2×25.2m2。分别使用两个单独的避雷针来对变电站中的电气设备进行保护。避雷针的高度为29m，距离为47.3m。该变电站于2013年7月13日遭到雷击，线路出现了跳闸，造成了严重的经济损失。

2 分析事故原因

一般情况下，变电站被雷击损害主要源于以下两个方面：

（1）雷电击穿线路，过电压顺着线路侵入到变电站中。

（2）雷电直接击中变电站。

2.1 雷电直击变电站的保护分析

通常使用避雷线、避雷针来保护直击雷。经过实践证明，所有按照规定设计避雷针的变电站，很少会有绕击事故和反击事故出现。每100个变电站大约会出现0.3次反击和绕击事故。直击雷按照以下原则进行保护：

（1）避免雷电直击。为了避免设备在使用过程中被雷击，要在避雷针可保护范围中防止保护设备。

（2）防止出现反击。当避雷针受到雷击时，避雷针对地面的电位会非常高，如果保护设备和避雷针直接的距离较近，在受到雷击后，避雷针和保护电气之间会产生放电的现象。

2.1.1 分析避雷针的保护范围

变电站两根避雷针的高度为29m，站内受保护气体的高度为h1，最大高度为8.1m，公式1如下：

Rx=（1.5h?2hx）P （1）

在公式（1）中，hx为被保护物探的高度，单位为m，h为避雷针的高度，单位为m。高度影响系数为P，由于h≤30m，设P=1，经过计算，避雷针的最高高度为8m时，单根避雷针的保护范围为29m，在两个避雷针的联合保护下，根据以下公式进行计算：

h0=h?D/7p （2）

在公式（2）中，两根避雷针间保护范围的最低点高度为h0，单位为m，两根避雷针之间的距离为D，单位为m。

Bx=1.5（h0-hx） （3）

在公式（3）中，Bx两个避雷针hx水平面上的保护面积的最低宽度，经过计算，Bx=22.7m，h0=23.1m，由此可知，变电站中的所有设备和建筑物都在直击雷的保护范围中。雷击事故不是避雷针保护范围小造成的。

2.1.2 分析反击变压器

当反击变压器受到雷击后，雷电流会从接地装置和避雷针经过，避雷针上的电位非常高。如下图1所示。

假设高度h时，避雷针的电位为Uk，接地装置的电位Ud，根据如下公式：

Uk=L+iLRch （4）

Ud=iLRch

在公式（4）中，避雷针的冲击接地电阻为Rch，单位为Ω，L指的是长度为h避雷针的电感，避雷针的电流为iL，单位为KA。为了保证避雷针和被保护物体之间的安全距离Sk距离。假设击穿空气间隙的场强为Ek，那么Sk要满足如下公式：

Sk>Uk/Ek （5）

通常情况下，SK的距离要低于5m，并且避雷针和变电站主变之间的距离要控制在5m以内。表面上看，该变电站避雷针和主变之间的距离达到了规定要求，但是在对避雷针工频接地电阻进行测量后，发现电阻为110Ω，大于规定的10Ω。经过计算，本变电站避雷针的电阻为55Ω，代入到公式中经计算后，保护物体和避雷针直接的距离应超过12m，而实际距离只有5m，很容易产生反击事故。