摘要：闡述變電站雷擊的危害，研究變電站防雷措施，以某110kV變電站雷擊停電事故為例，分析造成事故的原因，提出防雷改進措施。

關鍵詞：變電站;雷擊;停電;防雷

0引言

變電站是整個輸變電工程樞紐，在進行變電站選址時，需綜合考慮多種因素。變電站里的一些重要電氣裝置，例如變壓器等，遭到雷擊后，其內(nèi)絕緣不能自我恢復，這就有可能燒毀電氣設備，甚至可能引起大面積的停電，對生活和生產(chǎn)造成巨大損失。國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，大部分電力線路故障是由雷擊引起的，全球因雷電波流入變電站造成的開關設備絕緣擊穿甚至爆炸事故時有發(fā)生;直擊雷可使得變電站設備及輸電線路遭受一定程度的破壞，造成斷電，嚴重破壞國民經(jīng)濟，危害人民生活。所以制定有效的防雷保護措施并不斷對其加以完善，對保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行意義重大。我國乃至其他各個國家現(xiàn)階段都對電力系統(tǒng)的雷電防護進行了大量的研究。

2防雷措施

變電所防雷裝置種類繁多，但是常用的防雷裝置主要有避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶以及避雷器比較常見。避雷針主要是對整個變電站的建筑物實施防雷，避雷線主要是對高壓輸電線路以及進出變電所的線路實施防雷保護，而避雷網(wǎng)和避雷帶也同樣是對建筑物防雷，避雷器主要對電力設備實施防雷保護。

2.1避雷針

避雷針也稱為引雷針，主要是把雷電引向自身，通過自身放電保護建筑物，避雷針高于被保護建筑物。一般稱避雷針的保護范圍為傘狀保護，避雷針在雷云的作用下，其頂端電場強度最大，所以吸引雷電流過來通過避雷針放電，之后通過引下線和接地體把雷電流泄入大地，保護建筑物安全。

2.2避雷線

輸電線路由于在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，一旦電力線路出現(xiàn)故障，造成重大的經(jīng)濟損失和設備的損壞。避雷線的保護范圍比避雷針略小一些，避雷線也需要接地，所以稱為架空地線。避雷線主要用于架空高壓重要輸電線路的直擊雷防護。

2.3避雷帶和避雷網(wǎng)

避雷帶和避雷網(wǎng)安裝于建筑物的突出部分，如屋脊，或者建筑物的邊緣部分，如屋檐，對于建筑物實施防雷保護，也需要通過接地裝置與大地作良好的電氣連接。實踐中我們發(fā)現(xiàn)，建筑物的屋角是比較容易受到雷擊的，因為電荷更容易大量累積到尖端部位，屋脊成為最容易受到雷擊的位置，尤其越突出的屋脊越容易遭受雷擊，而現(xiàn)在很多建筑物是平的屋頂，沒有突出的屋脊，相對來說規(guī)律性比較明顯。避雷網(wǎng)和避雷帶的區(qū)別是，避雷網(wǎng)是由多條避雷帶相互交叉組成的網(wǎng)狀結構，避雷網(wǎng)敷設于建筑物的表面，能夠?qū)χ匾慕ㄖ飳嵤┍Ｗo。

2.4避雷器

雖然避雷針和避雷線有效防止了直擊雷的作用，可是由于輸電線路較長，還是可能會有雷電侵入波進入變電所危及變電所內(nèi)的電氣設備的安全，避雷器主要作用是對電力設備實施防雷保護，避雷器在沒有雷電時，也就是系統(tǒng)正常工作時，避雷器相當于斷開的回路，并不導通，只有當雷電的過電流或過電壓侵入時，才會使避雷器的火花間隙被擊穿，從而導通，把雷電的過電流泄露到大地中去，使其對地放電，保證電力設備的安全，而雷電流過后，即放電結束后，避雷器會自行斷開，恢復初始狀態(tài)，電力系統(tǒng)自動恢復到正常運行狀態(tài)。避雷器是一種限制過電壓的電氣設備，與被保護設備并聯(lián)，避雷器的類型主要包括保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器幾種，當雷電過電壓超過避雷器的動作值時，避雷器導通對地放電。

3雷擊事故分析

以2017年某220kV變電站遭受雷擊引起停電事故為例，其電氣主接線形式如下圖1所示。為了保證其供電可靠性，該變電站采用雙母線供電，兩條220kV進線來自不同的兩座500kV變電站。變電站內(nèi)采用兩臺三繞組變壓器并聯(lián)運行供電，一臺作為運行主變變壓器，另一臺采用熱備用變壓器。當主變發(fā)生故障或是在定期進行檢修時投入備用變壓器。主變出線為110kV和35kV，其中110kV出線主要供應中型企業(yè)用電，35kV主要針對各小區(qū)及小型企業(yè)用電。在出線110kV及35kV母線上都有多路饋線及備用線接口，其中備用線出線接口主要針對小部分負荷的擴增。

該變電站建設位置處于山坡之上，平均雷暴日為54天/年，根據(jù)國家標準，該區(qū)域為高雷區(qū)，極容易發(fā)生雷擊事故。變電站站外兩座終端鐵塔位于站后的山坡之上，變電站建設有兩座避雷針，成田字對角狀建設，都處于龍門架引伸的對角上。兩臺主變變壓器以及電容補償器、電抗器等都在室內(nèi)，終端鐵塔線路避雷器引接線通過鋼芯固定于站內(nèi)龍門架，在龍門架上通過扁鋼引入地網(wǎng)。由現(xiàn)場測量得知，從鐵塔到龍門架之間的跨距（水平）有105米，從終端鐵塔到龍門架引接線地勢正如一個凹型山谷，并且變電站建造在一個地勢較高的山谷之上，所以引接線遭受雷擊的概率增強。

該引下線龍門架上裝設斷路器及隔離開關時沒有在進出線裝設避雷器。當雷擊事故發(fā)生時，雷電過電壓經(jīng)過線路傳輸?shù)烬堥T架直接擊中斷路器及隔離開關。由于雷電過電壓傳播過程中無法迅速的泄入大地，過高的雷電過電壓直接傳入斷路器及隔離開關，導致其發(fā)生擊穿及爆裂。

當發(fā)生雷擊架空引接線時，雷電流通過引下線傳遞到接地網(wǎng)進行散流。在現(xiàn)場進行勘察時發(fā)現(xiàn)，龍門架上鋪設的扁鋼共有兩塊，其中一塊完好（保護漆完整），另一塊已經(jīng)銹跡斑斑，腐蝕嚴重，面目全非。龍門架上扁鋼有一條腐蝕嚴重，腐蝕的扁鋼直接導致的后果就是整個接地電阻值的增大。這部分腐蝕對于整個接地電阻（包括引下線、扁鋼及接地電阻）值變化不是很大，但是由于雷電流一般都是千安等級，因此對于殘壓影響較大?，F(xiàn)場采用三級法對變電站進行分點測試接地電阻，平均采樣變電站五個點接地電阻，符合標準。由于該變電站運行年限比較長，接地電阻值可能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在短路電流的要求。殘壓值高則會發(fā)生龍門架頂端對設備進行反擊事故，進而燒毀設備，導致停電事故。

4改進措施

采用環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器。當感應雷或直擊雷產(chǎn)生的高幅值過電壓作用時，引流環(huán)與導線之間形成的串聯(lián)間隙被擊穿，避雷器以非線性電阻特性釋放雷電能量。在避雷器動作瞬間，工頻續(xù)流亦沿該雷電流通道入地，在經(jīng)過環(huán)形電極外串間隙避雷時，非線性電阻限流元件利用其電壓高時阻值小、電壓低時阻值大的非線性特性，將正弦波形的工頻續(xù)流轉變成為尖頂波。尖頂波電流在過零前在相當長的時間內(nèi)電流幅值較小，同時，限流元件的殘壓削減放電電壓，使電弧瞬間熄滅，阻斷工頻續(xù)流，此時串聯(lián)間隙起隔離作用，保護限流元件耐受較高的過電壓而不損壞。因此，在雷擊架空線路后，雷電流通過引流環(huán)與導線之間形成的串聯(lián)間隙流過非線性電阻限流元件，工頻續(xù)流及時被切斷，避免發(fā)生絕緣子閃絡或擊穿、架空導線路斷線的事故。

5結論

雷擊事故是一種不可抗拒的自然災害，首先要從設計與施工安裝上做好雷電防護措施，預防與減少雷擊事故發(fā)生。由于雷擊事故一旦發(fā)生危害性就很大，日常維護時要進行認真的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及早處理，做到預防為主。

參考文獻

[1].金屬氧化物避雷器受到雷擊而引起停電事故的解決[J].電瓷避雷器，2001（04）：23.

[2]張衛(wèi)東.改進線路防雷裝置避免雷擊停電[J].供用電，1997（04）：50.

作者簡介

梁志琪，（1974-），男，本科，技師，從事變電運行工作。E一maiI：342083919@qq.com