变电站防雷保护分析

郑岩

摘要：我国地理条件复杂，地势多样，西高东低，呈阶梯状分布且气候多样，雷区分布纵横交错，呈现沿海多雷，荒漠少雷的趋势;故变电站设置的位置对整个电网运行的安全至关重要，变电站的安全稳定运行又极大程度影响着电力系统的稳定输出，更会影响着人民的生活质量;为了保证良好的供电质量，必须将变电站的安全运行放在首要位置，防止各种隐患的发生，而变电站安全运行的头等大事之一就是变电站的防雷保护，因此對变电站防雷保护进行分析很有意义。

关键词：变电站;防雷;接地;措施

引言

雷电会对电子信息系统造成威胁，为确保电子信息系统正常运作，避免雷电对其造成损害，应根据地区实际情况采取适宜的防雷措施，根据不同雷电类别应用合理的防雷技术。

1变电站遭受雷击的原因分析

1.1直击雷

带电云层会对大地猛烈放电，这种现象称为直击雷。在直击雷产生时，通电的物体容易因强电流产生故障，这是因为直击雷的电流过大，很容易让周围的电子系统因为无法承受短时高强度电流的冲击而产生不可逆损害。

1.2地电位反击现象

地电位反击相对于直接雷作用更加明显，闪电击中电子系统周边设施会导致线路损坏或者设备无法承担高强度电流而发生短路的情况，轻则破坏相关的系统内部构架，重则导致系统关键部位发生短路，引发小型爆炸，甚至有产生火灾的可能性。其对周边人群的人身安全及财产安全造成的威胁极大。

1.3雷电波入侵

雷电波入侵相较前两者更难以预防。雷电波入侵并不是直接对电子信息系统和设备造成破坏，而是在产生雷电波的瞬间，电流进入电子设备中的连接点，产生的电流会沿着导线扩散，使得某一区域出现电压过强、电流过大等情况。这种电流的传播非常迅速，因此在雷电波出现时，即使意识到电子设备有损坏可能，也没有足够的时间采取应对措施。

2变电站防雷保护分析

2.1站内建筑防雷

变电站内的建筑是变电站防雷的重要一环，同时高度较高的建筑也是变电站内其他用电设备免受雷击的第一道防线，一定程度上讲变电站内建筑的防雷水平直接影响了变电站的安全性和可靠性。现代的变电站建筑全部采用钢筋混凝土结构，如果使建筑物内的钢结构之间具有良好的连接，同时在建筑物上部安装接闪器、避雷针和在地下铺设标准的接地网络，那么建筑物本身就会形成金属屏蔽罩的效果，形成“法拉第笼”式的避雷模式。这种模式的建筑物一来可以有效防止直接雷击对室内电气设备的危害，二来可以一定程度上减轻感应雷的影响。根据国内外的经验，上述模式的建筑物不仅具有很好的防雷击效果，而且还兼顾了良好的经济性。

2.2室外设备防雷

变电站变压器一次侧主要雷害是雷电直接击中一次侧附近线路上，在线路中产生的雷电波，雷电波将沿线路侵入变电站进而危及变电站主变安全，如果主变没有良好的防雷措施，在变压器中感应出的巨大电压和雷电的巨大电流就可能引起主变绝缘损坏，更严重的可能导致变压器起火;这种侵入的雷电波也会危及二次侧的电气设备，使二次侧的设备承受很大的冲击过电压。一次侧防雷主要是防止雷电从电源入侵变电站。因此变电站进站线路必须铺架一定长度的避雷线，保证避雷线可靠接地。对于110kV及以上电压等级的变电站，其主变的中性点必须可靠接地。变电站变压器二次侧雷害同一次侧一样，雷害都主要来自侵入雷电波。在二次侧，电气设备种类复杂，所能承受的过电压等级不尽相同，有强电、弱电，有高压、低压，也有模拟电路、数字电路。二次侧的防雷主要是出线端架设避雷线和重要的电气设备安装避雷器，并保证所有设备可靠的防雷接地，由于雷电直接击中避雷装置仍可能产生一定等级的浪涌过电压过电流，大多数设备都应安装浪涌二次侧保护器，在第一时间将浪涌电流引入接地系统。

2.3变压器防雷

变电站主变是变电站最核心的设备，对变压器的防雷保护主要是两个方面。一是直接雷击的防护，针对直接雷击通常采用架设避雷器，这是最直接也是效果最好的保护措施，避雷器可以有效地将雷闪引入接地系统，从而避免变压器遭受直接雷击;二是侵入雷电波的防护，在进户口处安装避雷器或者将变电站的金属护物埋地等，在装设避雷器时需要合理确定其避雷器所在的位置，需要使用的数量，采用的形式以及设置的参数等。值得注意的是单个避雷器的保护范围，要使变压器处于避雷器的有效保护范围内才能实现保护效果。避雷器与变压器的电气距离越近，变压器承受雷电侵入波的能力越强。

2.4计算机和通信等自动化设备的防雷技术

变电站内广泛布设有各种通信线缆，这些线缆多与控制系统相连，当雷击的能量通过接地系统释放时会产生极强的电磁场，没有防雷保护的通信线缆会感应出很高的感应电压，这些感应电压会直接危害到控制设备的安全和危及操作人员的生命安全。如果不对控制系统进行保护，当雷击发生时极有可能出现变电站瘫痪事故和人身事故。而针对感应雷的防护，通常是使用含有金属网屏蔽层的线缆作为变电站的通信线缆且屏蔽层要可靠接地。为了使防护效果达到最佳，往往会采用金属管道内铺设线缆的方式。

2.5防雷设施风险管理

在防雷设备使用过程中，经常会出现因为防雷措施的防护级别不够，或者因为一些偶然事件造成危险的情况，因此必须根据防雷措施的级别和周边保护物的危险程度得出风险和管理的相关评价，根据这一评价来判断该地区受雷击的可能性和受雷击的程度，从而制定相应的防雷措施，这样才可以更有效地实现防雷，并且减少防雷设施没有达到对应级别而使得防雷过程中出现危险的情况。要想实现防雷设施风险的有效管理，首先要熟悉风险评价方法，从相对应的计算公式中了解不可靠系数，通过充分的可靠性研究之后得出结论。要联合多种假定条件确定实际情况下的结果数值范围，因为受影响条件较多，所以结果只能是一定的区间范围，而无法确定精确数值。与此同时，风险评估需要根据每栋建筑的位置和结构情况具体分析，且建筑物风险评估的可靠性也需要作为重点关注和核实的内容。

2.6屏蔽技术

采用屏蔽的方式防雷也是当前一种行之有效的防雷措施。屏蔽防雷是利用混凝土结构设计实现的。混凝土结构中有一个专门实现雷电防护的构件，而该部分主要是通过外部屏蔽的方式来达成雷电防护的目的。雷电防护构件可以对电子信息系统进行直接防护，但只有建筑中包含屏蔽防护混凝土结构的建筑物才可以应用。要想实现该防护技术的普及，需要在建筑领域对电子信息系统防护措施的完善性加以重视。

结束语

综上所述，变电站的防雷接地保护综合性很强，涉及方方面面，本文仅仅涉及了简单的分析。无论是从我国的地理环境还是变电站本身来说，变电站的防雷技术发展是相当重要的。对基本防雷装置的认识是分析变电站接地保护的基础，根据变电站不同的情况进行防雷分析是掌握问题的关键。在变电站防雷接地保护中，针对不同地域、不同雷击问题等，需要综合变电站及当地的实际情况，灵活地利用防雷装置设施，合理设计防雷系统，提高变电站运作的平稳性和高效性。

参考文献：

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[3]冯硕，厉莉.探讨变电站雷电侵入波的防护措施[D].[1]安徽宿州供电公司灵璧供电有限责任公司，2012.