張楠

變電運行中防雷技術(shù)應(yīng)用

張楠

（國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司）

電力作為一種重要的能源，在我國電力能源需求飛速增長的背景下開始彰顯出重要的應(yīng)用價值。與此同時，防雷技術(shù)作為變電安全運行的重要組成部分，亦在電力領(lǐng)域彰顯出重要的意義。本文基于此，對直擊雷防護(hù)技術(shù)、防雷接地技術(shù)等變電運行中的各類防雷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡要探討，望對相關(guān)人員提供些許參考價值。

變電運行；防雷技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

變電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中“發(fā)輸變配用”五大組成部分中重要的一個技術(shù)組成成分，變電站更是在各級電網(wǎng)中起到了必不可少的核心作用。而雷電作為自然界一種難以預(yù)知的現(xiàn)象，自然成為了影響變電站安全可靠運行的重要因素。一旦變電運行這個環(huán)節(jié)因雷擊而出現(xiàn)問題，不但普通居民的正常用電會因此受到影響，大型企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)鏈也會因此而斷裂，從而給電力企業(yè)甚至是整個社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來致命的影響。在這樣的背景下，變電運行中的防雷技術(shù)也就越來越受到重視。

2 變電運行的直擊雷防護(hù)技術(shù)

2.1 避雷針在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

避雷針是現(xiàn)階段變電運行中防護(hù)直擊雷的最佳設(shè)備之一，其技術(shù)原理是借助避雷針這一導(dǎo)體將直擊雷的雷電電流引入大地中，從而起到防御直擊雷擊、保護(hù)電器設(shè)備的作用。一般情況而言，變電站必須在計算避雷針的保護(hù)范圍基礎(chǔ)上安裝避雷針，從而使得電氣設(shè)備及周圍建筑物都在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。對于獨立安裝的避雷針而言，所選的安裝位置應(yīng)當(dāng)距離道路或出入口等距離應(yīng)在3m以上，如無法滿足，則需要采取鋪設(shè)礫石或者瀝青地面、將獨立避雷針的接地裝置可與主接地網(wǎng)相連接等均壓措施降低接地電阻。

2.2 避雷線在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

考慮到雷云與地面間產(chǎn)生電場畸變的影響時，避雷線產(chǎn)生的影響要比避雷針小，所以與避雷針相比，避雷線主要用于保護(hù)變電運行中的架空線路以及500kV以上的大型超高壓變電站。實際的應(yīng)用過程中，避雷線保護(hù)技術(shù)有以下幾點技術(shù)要求。①在材料選擇上，避雷線一般選用鍍鋅鋼絞線作為原材料，且導(dǎo)線的截面面積一般不得小于35mm2，當(dāng)變電運行的場地腐蝕性較強時，為了提升避雷線的抗腐性，可適當(dāng)加大避雷線的截面和機械強度。②在布置避雷線的位置上，應(yīng)盡可能做到不與母線互相交叉，如果避雷線的下方或是側(cè)面安裝有難以改變位置的電氣設(shè)備，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增強避雷線與其的間隙距離，避免避雷線因雷擊斷落時造成電網(wǎng)大面積停電。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)盡量采取縮短避雷線一端絕緣的檔距，降低雷擊點到接地裝置的距離的辦法來減小雷擊避雷線產(chǎn)生的過電壓。③如果因防雷需要并行敷設(shè)兩根及以上一段絕緣的避雷線的時候，可考慮用避雷線類似的鋼芯鋁絞線將每條避雷線的絕緣末端直接相連，組合成一個雷電通路，這樣既可以降低電阻，又可以降低雷電產(chǎn)生的過電壓，達(dá)到事半功倍的防雷效果。

2.3 避雷器在直擊雷防護(hù)中的應(yīng)用

避雷器在直擊雷在對直擊雷的防護(hù)過程中，避雷器主要起到避免雷電波襲擊的仿作，大大提升了對電氣設(shè)備的保護(hù)水平。依據(jù)避雷器的發(fā)展歷史，避雷器的結(jié)構(gòu)形式包括保護(hù)間隙避雷器、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹避雷器、氧化鋅避雷器等等，具體優(yōu)缺點如表1所示。目前，變電防雷領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的為氧化鋅避雷器，實際安裝中需要滿足以下技術(shù)要求。①避雷器的瞬時動作反應(yīng)需合格，一旦雷電擊中輸電線路，其就會沿著線路產(chǎn)生能夠侵入變電站的過電壓，從而對保護(hù)絕緣結(jié)構(gòu)造成危害，此時，避雷器的瞬時動作必須能夠?qū)讚羰鹿势鸬郊皶r制止作用。②雖然整個電路系統(tǒng)在遭受雷擊的瞬間沒有過電壓產(chǎn)生，然而在實際操作過程中，持續(xù)作用在避雷器上的工頻電壓會導(dǎo)致工頻電流在流經(jīng)間隙的過程中，轉(zhuǎn)化為工頻續(xù)流，為了避免工頻續(xù)流造成電氣設(shè)備的跳閘，所應(yīng)用的避雷器在截斷工頻續(xù)流以及恢復(fù)絕緣強度的過程中都是自行完成，從而為確保變電系統(tǒng)的正常運行打下堅實基礎(chǔ)。③避雷器在正常運行情況下，應(yīng)具有平直的伏秒特性曲線和一定通流容量，其殘壓不應(yīng)高于被保護(hù)物的沖擊耐壓，且保持每個伏秒特性曲線之間的完美配合，有效提升避雷器的工作水平和對電氣設(shè)備的保護(hù)強度。

表1 避雷器的優(yōu)缺點比較

3 變電運行的防雷接地技術(shù)

3.1 接地裝置布置的原則

變電站接地系統(tǒng)作為直接關(guān)系到人身安全和設(shè)備安全的重要問題，是變電運行防雷領(lǐng)域中的重中之重。具體而言，變電站的接地設(shè)置主要包括雷電保護(hù)接地、保護(hù)接地及工作接地三類，但無論是何種類型的接地，整個接地網(wǎng)的安全除了對接地抗阻要求嚴(yán)格以外，對地網(wǎng)的使用壽命、結(jié)構(gòu)、接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等也有很高的要求，這些問題均需要在應(yīng)用防雷接地技術(shù)中加以考慮。具體而言，應(yīng)遵循的技術(shù)原則包括以下幾點：

（1）可將自然接地體與變電站接地進(jìn)行合理利用，如電氣設(shè)備地下的鋼筋混凝土基礎(chǔ)、金屬外皮包裹的電力電纜、在地下埋設(shè)的金屬管等等。而在充分利用自然接地體后，無論變電站接地網(wǎng)接地電阻是否能夠具體的要求，人工接地體都應(yīng)當(dāng)安裝在變電站內(nèi)從而達(dá)到保護(hù)效果。

（2）以水平接地體為主的復(fù)合型人工接地網(wǎng)的敷設(shè)方式可以實現(xiàn)均壓、散流、降低接觸電勢和跨步電勢等效果，而垂直接地體可以為獨立避雷針、構(gòu)架避雷針、避雷線和避雷器附近加強集中接地和散泄雷電流發(fā)揮一定的作用。實際敷設(shè)過程中，應(yīng)以水平接地體為主進(jìn)行敷設(shè)。

（3）為了防止接地裝置附近的跨步電壓可能引發(fā)巡視人員觸電事故的情況，人工接地網(wǎng)各角需要做成圓弧的形狀，且接地裝置需要敷設(shè)成環(huán)形閉合的形式，均壓帶間距的一半應(yīng)該大于或等于各角圓弧的半徑，水平均壓帶應(yīng)當(dāng)敷設(shè)在接地網(wǎng)內(nèi)，深度以0.6～0.8m為佳。

3.2 接地裝置的敷設(shè)

實際敷設(shè)過程中，應(yīng)注意以下幾點：

（1）在接地裝置的材料選擇上，一般選擇鋼質(zhì)材料作為高壓輸變電線路接地線，不允許采用裸露的錫導(dǎo)體、保溫管的金屬網(wǎng)或者外皮、蛇皮管等作為接地體或者接地線，避免接地線隨時間推移被腐蝕。對于低壓電力設(shè)備而言，可采用銅鋁材料作為接地線，但其截面積不應(yīng)該低于表2所列數(shù)值。

（2）在敷設(shè)的距離選擇上，為了降低相近接地體相互之間的屏蔽作用，一般采用間距大于等于5m的水平接地體和間距大于等于兩倍長度的垂直接地體進(jìn)行敷設(shè)，且敷設(shè)的位置確保離地面保持250mm以上的有效距離，同時注意保持接地線與建筑物墻壁間有10～15mm的有效間隙。

表2 低壓電力設(shè)備的銅鋁接地線的最小截面積（單位：mm2）

（3）在敷設(shè)的位置選擇上，接地網(wǎng)應(yīng)盡可能采取環(huán)形組網(wǎng)方式，且主要分接地網(wǎng)之間需要使用至少兩個干線進(jìn)行連接，為整個系統(tǒng)的安全性與可靠性打下堅實基礎(chǔ)。此外，在于接地體或者接地干線進(jìn)行連接的過程中，需要適當(dāng)增大經(jīng)過消弧線圈接地的或者直接接地體的主變壓器中性點的截面，從而提升接地線的耐腐蝕性和可靠性。

4 結(jié)束語

輸變電系統(tǒng)為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所作出的貢獻(xiàn)是極其重大的，但現(xiàn)階段，其在防雷工作上還面臨著一些問題。因此，相關(guān)的電力企業(yè)在開展輸變電系統(tǒng)運行與維護(hù)工作時，應(yīng)當(dāng)立足于此，采取避雷針、避雷線、避雷器、防雷接地等各種防雷技術(shù)，保障高壓輸變電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

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2016-10-12