110kV变电站防雷措施研究

摘要：随着我国经济的不断发展，社会各个层面生产生活对电力的依赖越来越明显，因此电网安全可靠的提供电能对社会经济发展至关重要。雷击是危害电力系统安全稳定运行的重要因素之一，110kV变电站是目前最广泛也最重要电压等级的变电站，其往往是作为周边很大一片区域的电源点，110kV变电站一旦发生雷击事故，很容易造成大面积的停电，给社会生产生活带来影响。文章从雷击对110kV变电站的影响分析入手，提出了110kV变电站的防雷措施。

关键词：110kV变电站；雷击；防雷措施；避雷线；避雷针；避雷器

中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0139-02

雷击对整个电力网络的影响都比较大，其中最主要的是降低电气设备的绝缘性。当雷击发生在110kV变电站时，会给变电站运行的稳定、安全和可靠带来严重的影响。而变电站作为电力网络的枢纽，其运行的可靠和安全直接关系到整个电网的安全运行，因此必须保证变电站安全可靠的运行，而做好变电站的防雷工作是重中之重。

1雷击影响概述

不论110kV变电站电气设备的绝缘性能有多好，一般只能保证设备在正常运行时没有问题，但是雷击造成的高压往往会使电气设备绝缘降低甚至被击穿，从而导致设备故障，给电网的稳定运行造成严重的影响。要进行有效的防雷，必须从雷击的影响开始分析。

1.1雷击的分类

1.1.1直击雷。直击雷指雷云与地面某个集中点之间发生直接剧烈放电的现象，其电压峰值最高可以达到几百万伏特，电流峰值最高可以达到几百千安，通常放电持续时间极短，因此其巨大的能量几乎瞬间释放，产生强烈的电效应、热效应或者机械应力等，对建筑物、建筑物内电子设备和人造成巨大危害，这是直击雷破坏性强的主要原因。

1.1.2感应雷。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是指当雷云聚集后，地面上的物体由于静电感应作用集聚大量与雷云电荷极性相反的束缚电荷。当雷云放电后其电荷杂散成自由电荷，地面上物体原本集聚的大量束缚电荷会产生出很高的感应电压，这种过电压往往会造成设备等放电而引起电火花，从而对电力设备造成的危害。

电磁感应雷是指发生雷电放电时，由于雷电流剧烈变化，使得雷电流通道附近就形成很强的感应电磁场，对建筑物内的各类电子设备造成电磁干扰甚至造成破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，进而引起构件发热甚至引发火灾。

1.2110kV变电站雷害成因分析

1.2.1冲击电压。依据以上分析可以得知雷电流具有高峰值的冲击电压，会击穿电力设备的绝缘引起设备短路，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.2热效应。由于雷电能量在极短时间释放，其巨大的能量第一表现便是高热效应，能够造成金属部分的熔化或气化，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.3机械应力。雷电能量的另一表现是雷电流的机械应力，巨大的应力可能会使设备遭受撕裂、扭曲等，进而造成财产损失等。

1.2.4雷电波侵入。如果对雷电波没有进行有效的限制，雷电波入侵后会造成设备短路，进而引发火灾或者爆炸。

1.2.5雷电反击。雷电的反击作用会降低设备的绝缘性能，造成绝缘击穿时还会引起火灾和爆炸等。

2110kV变电站的防雷措施

2.1避雷线

经过以上对雷击的概述，可以得出防雷措施应以疏导为主，为雷电波开辟入地通道从而避免经过设备

入地。

目前110kV线路基本架设在铁塔上，为更好地进行雷电波疏导保障铁塔的抗雷击能力，一般要求其接地电阻值控制在8～10Ω范围内，必须保证接地网的接地电阻值以及避雷线的悬挂高度符合相关规定的要求，还要对塔身进行加固，保证杆塔具有较好的稳定性。

2.2避雷针

110kV变电站一般通过装设避雷针进行户外设备的防雷。根据相关规定以及从建设成本出发，避雷器一般安装在110kV变电站铁杆、照明塔以及屋顶等上。同时要求装有避雷针的铁杆支柱都应该具备各自良好的接地装置，接地装置的溢流电阻不应超过10Ω。对于变电站和终端杆之间的一档线，一般可以采用装设避雷线或者在终端杆装设避雷针来实现保护。如果采用安装避雷针的方式，则要求避雷针接地装置的溢流电阻不能超过5Ω，同时避雷针和终端杆的接地与变电站的接地回路不能连接在一起。

为有效避免避雷针向相邻铁杆或者设备发生雷电反击，要求相关间隙距离必须满足以下条件：

S≥0.3Ri+0.1h（1）

式中：Ri为接地冲击电阻，h为变电站铁杆或者设备高度。要求避雷针与铁杆或者设备之间的空气间隙距离S不小于5m。同时还需要关注避雷针和变电站接地装置之间的间隙距离，因为如果两者接地装置之间的土壤击穿也会发生雷电反击，因此要求S'不应小于3m。各间隙距离关系如图1所示：

图1

2.3氧化锌避雷器的安装

氧化锌避雷器是目前比较先进的防雷设备，其本质上是一种过电压保护电器，能够对有限的过电压（如雷电过电压或操作过电压）起到有效的限压保护。同时因其保护动作只泄放雷电流，而雷电流泄放时间一般小于100μs，泄放完毕后能够迅速恢复到再次动作的状态，具有连续雷电冲击保护能力，这对于多雷地区的防雷是一项很好的特性。但氧化锌避雷器的保护范围相对较小，利用该项特点并结合防雷优点可以将氧化锌避雷器安装在站内设备的低压侧，能够较好地限制雷电波侵入的过电压，增强变电站低压设备的防雷击能力。

2.4防浪涌保护器的安装

为使雷电波的能量和峰值极大衰减，可以将防浪涌保护器安装在电源入口处。经过浪涌保护器后，雷电波剩余能量还可能会对一些设备造成影响，这时需要利用低通滤波器作进一步地过滤处理，并通过安装压敏电阻（具有较好的非线性，能够控制电压降至安全范围内）吸收多余雷电波的能量。

2.5接地装置

所有防雷措施的目的都是减低雷击过电压，避免出现电压骤升对设备带来的危害，而降低雷击过电压的途径离不开雷电流顺利导泻，这与接地是分不开的，因此接地装置的良好运作对于整个防雷措施的效果十分重要，必须要保证站内防雷接地的良好才可以最大限度地保证电气设备和人身的安全。

2.6定期巡检和维护

为了进一步做好110kV变电站的防雷工作，还必须强化站内相关设备的巡视维护（特别是特殊天气的巡视）工作，这是110kV变电站运检工作的一项十分重要的内容。着重加强各类观测设备的清洁工作以及及时处理发现的问题等，保证各类观测设备运行工况的良好。同时站内运检人员还需加强对防雷设备以及接地装置的巡检，特别关注相关隐患的排查整治，从而保证110kV变电站内防雷设施有效地工作。

3结语

综上所述，随着经济社会的不断发展，电能已经成为不可或缺的动力资源，社会各层面对电能的需求不断地加大，对电能质量的要求也在不断提高，要科学合理地使用和分配电力，才能提高电力系统的安全性、可靠性以及运行效率，因此，本文结合日常运行经验并参照防雷研究成果，对雷击的特点和危害进行分析，并提出了相应的防雷措施，希望能为110kV变电站更好地开展防雷工作提供经验。

参考文献

[1]阙照，任晓霞．110kV变电站防雷接地设计[J]．电器制造，2013，（5）．

[2]高波．浅析110kV变电站二次系统防雷设计[J]．科技创新与应用，2013，（29）．

[3]陈晓鹏．浅析110kV变电站的防雷保护策略[J]．科技与企业，2012，（10）．

[4]黄萍．110kV变电站防雷保护探析[J]．企业科技与发展，2012，（19）．

作者简介：马静君（1967—），男，浙江宁波人，国网浙江兰溪市供电公司电力工程师，研究方向：变电运行、

检修。

endprint

摘要：随着我国经济的不断发展，社会各个层面生产生活对电力的依赖越来越明显，因此电网安全可靠的提供电能对社会经济发展至关重要。雷击是危害电力系统安全稳定运行的重要因素之一，110kV变电站是目前最广泛也最重要电压等级的变电站，其往往是作为周边很大一片区域的电源点，110kV变电站一旦发生雷击事故，很容易造成大面积的停电，给社会生产生活带来影响。文章从雷击对110kV变电站的影响分析入手，提出了110kV变电站的防雷措施。

关键词：110kV变电站；雷击；防雷措施；避雷线；避雷针；避雷器

中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0139-02

雷击对整个电力网络的影响都比较大，其中最主要的是降低电气设备的绝缘性。当雷击发生在110kV变电站时，会给变电站运行的稳定、安全和可靠带来严重的影响。而变电站作为电力网络的枢纽，其运行的可靠和安全直接关系到整个电网的安全运行，因此必须保证变电站安全可靠的运行，而做好变电站的防雷工作是重中之重。

1雷击影响概述

不论110kV变电站电气设备的绝缘性能有多好，一般只能保证设备在正常运行时没有问题，但是雷击造成的高压往往会使电气设备绝缘降低甚至被击穿，从而导致设备故障，给电网的稳定运行造成严重的影响。要进行有效的防雷，必须从雷击的影响开始分析。

1.1雷击的分类

1.1.1直击雷。直击雷指雷云与地面某个集中点之间发生直接剧烈放电的现象，其电压峰值最高可以达到几百万伏特，电流峰值最高可以达到几百千安，通常放电持续时间极短，因此其巨大的能量几乎瞬间释放，产生强烈的电效应、热效应或者机械应力等，对建筑物、建筑物内电子设备和人造成巨大危害，这是直击雷破坏性强的主要原因。

1.1.2感应雷。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是指当雷云聚集后，地面上的物体由于静电感应作用集聚大量与雷云电荷极性相反的束缚电荷。当雷云放电后其电荷杂散成自由电荷，地面上物体原本集聚的大量束缚电荷会产生出很高的感应电压，这种过电压往往会造成设备等放电而引起电火花，从而对电力设备造成的危害。

电磁感应雷是指发生雷电放电时，由于雷电流剧烈变化，使得雷电流通道附近就形成很强的感应电磁场，对建筑物内的各类电子设备造成电磁干扰甚至造成破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，进而引起构件发热甚至引发火灾。

1.2110kV变电站雷害成因分析

1.2.1冲击电压。依据以上分析可以得知雷电流具有高峰值的冲击电压，会击穿电力设备的绝缘引起设备短路，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.2热效应。由于雷电能量在极短时间释放，其巨大的能量第一表现便是高热效应，能够造成金属部分的熔化或气化，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.3机械应力。雷电能量的另一表现是雷电流的机械应力，巨大的应力可能会使设备遭受撕裂、扭曲等，进而造成财产损失等。

1.2.4雷电波侵入。如果对雷电波没有进行有效的限制，雷电波入侵后会造成设备短路，进而引发火灾或者爆炸。

1.2.5雷电反击。雷电的反击作用会降低设备的绝缘性能，造成绝缘击穿时还会引起火灾和爆炸等。

2110kV变电站的防雷措施

2.1避雷线

经过以上对雷击的概述，可以得出防雷措施应以疏导为主，为雷电波开辟入地通道从而避免经过设备

入地。

目前110kV线路基本架设在铁塔上，为更好地进行雷电波疏导保障铁塔的抗雷击能力，一般要求其接地电阻值控制在8～10Ω范围内，必须保证接地网的接地电阻值以及避雷线的悬挂高度符合相关规定的要求，还要对塔身进行加固，保证杆塔具有较好的稳定性。

2.2避雷针

110kV变电站一般通过装设避雷针进行户外设备的防雷。根据相关规定以及从建设成本出发，避雷器一般安装在110kV变电站铁杆、照明塔以及屋顶等上。同时要求装有避雷针的铁杆支柱都应该具备各自良好的接地装置，接地装置的溢流电阻不应超过10Ω。对于变电站和终端杆之间的一档线，一般可以采用装设避雷线或者在终端杆装设避雷针来实现保护。如果采用安装避雷针的方式，则要求避雷针接地装置的溢流电阻不能超过5Ω，同时避雷针和终端杆的接地与变电站的接地回路不能连接在一起。

为有效避免避雷针向相邻铁杆或者设备发生雷电反击，要求相关间隙距离必须满足以下条件：

S≥0.3Ri+0.1h（1）

式中：Ri为接地冲击电阻，h为变电站铁杆或者设备高度。要求避雷针与铁杆或者设备之间的空气间隙距离S不小于5m。同时还需要关注避雷针和变电站接地装置之间的间隙距离，因为如果两者接地装置之间的土壤击穿也会发生雷电反击，因此要求S'不应小于3m。各间隙距离关系如图1所示：

图1

2.3氧化锌避雷器的安装

氧化锌避雷器是目前比较先进的防雷设备，其本质上是一种过电压保护电器，能够对有限的过电压（如雷电过电压或操作过电压）起到有效的限压保护。同时因其保护动作只泄放雷电流，而雷电流泄放时间一般小于100μs，泄放完毕后能够迅速恢复到再次动作的状态，具有连续雷电冲击保护能力，这对于多雷地区的防雷是一项很好的特性。但氧化锌避雷器的保护范围相对较小，利用该项特点并结合防雷优点可以将氧化锌避雷器安装在站内设备的低压侧，能够较好地限制雷电波侵入的过电压，增强变电站低压设备的防雷击能力。

2.4防浪涌保护器的安装

为使雷电波的能量和峰值极大衰减，可以将防浪涌保护器安装在电源入口处。经过浪涌保护器后，雷电波剩余能量还可能会对一些设备造成影响，这时需要利用低通滤波器作进一步地过滤处理，并通过安装压敏电阻（具有较好的非线性，能够控制电压降至安全范围内）吸收多余雷电波的能量。

2.5接地装置

所有防雷措施的目的都是减低雷击过电压，避免出现电压骤升对设备带来的危害，而降低雷击过电压的途径离不开雷电流顺利导泻，这与接地是分不开的，因此接地装置的良好运作对于整个防雷措施的效果十分重要，必须要保证站内防雷接地的良好才可以最大限度地保证电气设备和人身的安全。

2.6定期巡检和维护

为了进一步做好110kV变电站的防雷工作，还必须强化站内相关设备的巡视维护（特别是特殊天气的巡视）工作，这是110kV变电站运检工作的一项十分重要的内容。着重加强各类观测设备的清洁工作以及及时处理发现的问题等，保证各类观测设备运行工况的良好。同时站内运检人员还需加强对防雷设备以及接地装置的巡检，特别关注相关隐患的排查整治，从而保证110kV变电站内防雷设施有效地工作。

3结语

综上所述，随着经济社会的不断发展，电能已经成为不可或缺的动力资源，社会各层面对电能的需求不断地加大，对电能质量的要求也在不断提高，要科学合理地使用和分配电力，才能提高电力系统的安全性、可靠性以及运行效率，因此，本文结合日常运行经验并参照防雷研究成果，对雷击的特点和危害进行分析，并提出了相应的防雷措施，希望能为110kV变电站更好地开展防雷工作提供经验。

参考文献

[1]阙照，任晓霞．110kV变电站防雷接地设计[J]．电器制造，2013，（5）．

[2]高波．浅析110kV变电站二次系统防雷设计[J]．科技创新与应用，2013，（29）．

[3]陈晓鹏．浅析110kV变电站的防雷保护策略[J]．科技与企业，2012，（10）．

[4]黄萍．110kV变电站防雷保护探析[J]．企业科技与发展，2012，（19）．

作者简介：马静君（1967—），男，浙江宁波人，国网浙江兰溪市供电公司电力工程师，研究方向：变电运行、

检修。

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摘要：随着我国经济的不断发展，社会各个层面生产生活对电力的依赖越来越明显，因此电网安全可靠的提供电能对社会经济发展至关重要。雷击是危害电力系统安全稳定运行的重要因素之一，110kV变电站是目前最广泛也最重要电压等级的变电站，其往往是作为周边很大一片区域的电源点，110kV变电站一旦发生雷击事故，很容易造成大面积的停电，给社会生产生活带来影响。文章从雷击对110kV变电站的影响分析入手，提出了110kV变电站的防雷措施。

关键词：110kV变电站；雷击；防雷措施；避雷线；避雷针；避雷器

中图分类号：TM411文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）21-0139-02

雷击对整个电力网络的影响都比较大，其中最主要的是降低电气设备的绝缘性。当雷击发生在110kV变电站时，会给变电站运行的稳定、安全和可靠带来严重的影响。而变电站作为电力网络的枢纽，其运行的可靠和安全直接关系到整个电网的安全运行，因此必须保证变电站安全可靠的运行，而做好变电站的防雷工作是重中之重。

1雷击影响概述

不论110kV变电站电气设备的绝缘性能有多好，一般只能保证设备在正常运行时没有问题，但是雷击造成的高压往往会使电气设备绝缘降低甚至被击穿，从而导致设备故障，给电网的稳定运行造成严重的影响。要进行有效的防雷，必须从雷击的影响开始分析。

1.1雷击的分类

1.1.1直击雷。直击雷指雷云与地面某个集中点之间发生直接剧烈放电的现象，其电压峰值最高可以达到几百万伏特，电流峰值最高可以达到几百千安，通常放电持续时间极短，因此其巨大的能量几乎瞬间释放，产生强烈的电效应、热效应或者机械应力等，对建筑物、建筑物内电子设备和人造成巨大危害，这是直击雷破坏性强的主要原因。

1.1.2感应雷。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是指当雷云聚集后，地面上的物体由于静电感应作用集聚大量与雷云电荷极性相反的束缚电荷。当雷云放电后其电荷杂散成自由电荷，地面上物体原本集聚的大量束缚电荷会产生出很高的感应电压，这种过电压往往会造成设备等放电而引起电火花，从而对电力设备造成的危害。

电磁感应雷是指发生雷电放电时，由于雷电流剧烈变化，使得雷电流通道附近就形成很强的感应电磁场，对建筑物内的各类电子设备造成电磁干扰甚至造成破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，进而引起构件发热甚至引发火灾。

1.2110kV变电站雷害成因分析

1.2.1冲击电压。依据以上分析可以得知雷电流具有高峰值的冲击电压，会击穿电力设备的绝缘引起设备短路，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.2热效应。由于雷电能量在极短时间释放，其巨大的能量第一表现便是高热效应，能够造成金属部分的熔化或气化，从而造成设备损毁甚至发生火灾。

1.2.3机械应力。雷电能量的另一表现是雷电流的机械应力，巨大的应力可能会使设备遭受撕裂、扭曲等，进而造成财产损失等。

1.2.4雷电波侵入。如果对雷电波没有进行有效的限制，雷电波入侵后会造成设备短路，进而引发火灾或者爆炸。

1.2.5雷电反击。雷电的反击作用会降低设备的绝缘性能，造成绝缘击穿时还会引起火灾和爆炸等。

2110kV变电站的防雷措施

2.1避雷线

经过以上对雷击的概述，可以得出防雷措施应以疏导为主，为雷电波开辟入地通道从而避免经过设备

入地。

目前110kV线路基本架设在铁塔上，为更好地进行雷电波疏导保障铁塔的抗雷击能力，一般要求其接地电阻值控制在8～10Ω范围内，必须保证接地网的接地电阻值以及避雷线的悬挂高度符合相关规定的要求，还要对塔身进行加固，保证杆塔具有较好的稳定性。

2.2避雷针

110kV变电站一般通过装设避雷针进行户外设备的防雷。根据相关规定以及从建设成本出发，避雷器一般安装在110kV变电站铁杆、照明塔以及屋顶等上。同时要求装有避雷针的铁杆支柱都应该具备各自良好的接地装置，接地装置的溢流电阻不应超过10Ω。对于变电站和终端杆之间的一档线，一般可以采用装设避雷线或者在终端杆装设避雷针来实现保护。如果采用安装避雷针的方式，则要求避雷针接地装置的溢流电阻不能超过5Ω，同时避雷针和终端杆的接地与变电站的接地回路不能连接在一起。

为有效避免避雷针向相邻铁杆或者设备发生雷电反击，要求相关间隙距离必须满足以下条件：

S≥0.3Ri+0.1h（1）

式中：Ri为接地冲击电阻，h为变电站铁杆或者设备高度。要求避雷针与铁杆或者设备之间的空气间隙距离S不小于5m。同时还需要关注避雷针和变电站接地装置之间的间隙距离，因为如果两者接地装置之间的土壤击穿也会发生雷电反击，因此要求S'不应小于3m。各间隙距离关系如图1所示：

图1

2.3氧化锌避雷器的安装

氧化锌避雷器是目前比较先进的防雷设备，其本质上是一种过电压保护电器，能够对有限的过电压（如雷电过电压或操作过电压）起到有效的限压保护。同时因其保护动作只泄放雷电流，而雷电流泄放时间一般小于100μs，泄放完毕后能够迅速恢复到再次动作的状态，具有连续雷电冲击保护能力，这对于多雷地区的防雷是一项很好的特性。但氧化锌避雷器的保护范围相对较小，利用该项特点并结合防雷优点可以将氧化锌避雷器安装在站内设备的低压侧，能够较好地限制雷电波侵入的过电压，增强变电站低压设备的防雷击能力。

2.4防浪涌保护器的安装

为使雷电波的能量和峰值极大衰减，可以将防浪涌保护器安装在电源入口处。经过浪涌保护器后，雷电波剩余能量还可能会对一些设备造成影响，这时需要利用低通滤波器作进一步地过滤处理，并通过安装压敏电阻（具有较好的非线性，能够控制电压降至安全范围内）吸收多余雷电波的能量。

2.5接地装置

所有防雷措施的目的都是减低雷击过电压，避免出现电压骤升对设备带来的危害，而降低雷击过电压的途径离不开雷电流顺利导泻，这与接地是分不开的，因此接地装置的良好运作对于整个防雷措施的效果十分重要，必须要保证站内防雷接地的良好才可以最大限度地保证电气设备和人身的安全。

2.6定期巡检和维护

为了进一步做好110kV变电站的防雷工作，还必须强化站内相关设备的巡视维护（特别是特殊天气的巡视）工作，这是110kV变电站运检工作的一项十分重要的内容。着重加强各类观测设备的清洁工作以及及时处理发现的问题等，保证各类观测设备运行工况的良好。同时站内运检人员还需加强对防雷设备以及接地装置的巡检，特别关注相关隐患的排查整治，从而保证110kV变电站内防雷设施有效地工作。

3结语

综上所述，随着经济社会的不断发展，电能已经成为不可或缺的动力资源，社会各层面对电能的需求不断地加大，对电能质量的要求也在不断提高，要科学合理地使用和分配电力，才能提高电力系统的安全性、可靠性以及运行效率，因此，本文结合日常运行经验并参照防雷研究成果，对雷击的特点和危害进行分析，并提出了相应的防雷措施，希望能为110kV变电站更好地开展防雷工作提供经验。

参考文献

[1]阙照，任晓霞．110kV变电站防雷接地设计[J]．电器制造，2013，（5）．

[2]高波．浅析110kV变电站二次系统防雷设计[J]．科技创新与应用，2013，（29）．

[3]陈晓鹏．浅析110kV变电站的防雷保护策略[J]．科技与企业，2012，（10）．

[4]黄萍．110kV变电站防雷保护探析[J]．企业科技与发展，2012，（19）．

作者简介：马静君（1967—），男，浙江宁波人，国网浙江兰溪市供电公司电力工程师，研究方向：变电运行、

检修。

endprint