变电运行中防雷技术应用

张楠

变电运行中防雷技术应用

张楠

（国网福建省电力有限公司厦门供电公司）

电力作为一种重要的能源，在我国电力能源需求飞速增长的背景下开始彰显出重要的应用价值。与此同时，防雷技术作为变电安全运行的重要组成部分，亦在电力领域彰显出重要的意义。本文基于此，对直击雷防护技术、防雷接地技术等变电运行中的各类防雷技术的应用进行了简要探讨，望对相关人员提供些许参考价值。

变电运行；防雷技术；应用

1 引言

变电环节是电力系统中“发输变配用”五大组成部分中重要的一个技术组成成分，变电站更是在各级电网中起到了必不可少的核心作用。而雷电作为自然界一种难以预知的现象，自然成为了影响变电站安全可靠运行的重要因素。一旦变电运行这个环节因雷击而出现问题，不但普通居民的正常用电会因此受到影响，大型企业的工业生产链也会因此而断裂，从而给电力企业甚至是整个社会的经济发展带来致命的影响。在这样的背景下，变电运行中的防雷技术也就越来越受到重视。

2 变电运行的直击雷防护技术

2.1 避雷针在直击雷防护中的应用

避雷针是现阶段变电运行中防护直击雷的最佳设备之一，其技术原理是借助避雷针这一导体将直击雷的雷电电流引入大地中，从而起到防御直击雷击、保护电器设备的作用。一般情况而言，变电站必须在计算避雷针的保护范围基础上安装避雷针，从而使得电气设备及周围建筑物都在避雷针的保护范围之内。对于独立安装的避雷针而言，所选的安装位置应当距离道路或出入口等距离应在3m以上，如无法满足，则需要采取铺设砾石或者沥青地面、将独立避雷针的接地装置可与主接地网相连接等均压措施降低接地电阻。

2.2 避雷线在直击雷防护中的应用

考虑到雷云与地面间产生电场畸变的影响时，避雷线产生的影响要比避雷针小，所以与避雷针相比，避雷线主要用于保护变电运行中的架空线路以及500kV以上的大型超高压变电站。实际的应用过程中，避雷线保护技术有以下几点技术要求。①在材料选择上，避雷线一般选用镀锌钢绞线作为原材料，且导线的截面面积一般不得小于35mm2，当变电运行的场地腐蚀性较强时，为了提升避雷线的抗腐性，可适当加大避雷线的截面和机械强度。②在布置避雷线的位置上，应尽可能做到不与母线互相交叉，如果避雷线的下方或是侧面安装有难以改变位置的电气设备，则应当适当增强避雷线与其的间隙距离，避免避雷线因雷击断落时造成电网大面积停电。在此基础上，还应当尽量采取缩短避雷线一端绝缘的档距，降低雷击点到接地装置的距离的办法来减小雷击避雷线产生的过电压。③如果因防雷需要并行敷设两根及以上一段绝缘的避雷线的时候，可考虑用避雷线类似的钢芯铝绞线将每条避雷线的绝缘末端直接相连，组合成一个雷电通路，这样既可以降低电阻，又可以降低雷电产生的过电压，达到事半功倍的防雷效果。

2.3 避雷器在直击雷防护中的应用

避雷器在直击雷在对直击雷的防护过程中，避雷器主要起到避免雷电波袭击的仿作，大大提升了对电气设备的保护水平。依据避雷器的发展历史，避雷器的结构形式包括保护间隙避雷器、管型避雷器、阀型避雷器、磁吹避雷器、氧化锌避雷器等等，具体优缺点如表1所示。目前，变电防雷领域中应用最为广泛的为氧化锌避雷器，实际安装中需要满足以下技术要求。①避雷器的瞬时动作反应需合格，一旦雷电击中输电线路，其就会沿着线路产生能够侵入变电站的过电压，从而对保护绝缘结构造成危害，此时，避雷器的瞬时动作必须能够对雷击事故起到及时制止作用。②虽然整个电路系统在遭受雷击的瞬间没有过电压产生，然而在实际操作过程中，持续作用在避雷器上的工频电压会导致工频电流在流经间隙的过程中，转化为工频续流，为了避免工频续流造成电气设备的跳闸，所应用的避雷器在截断工频续流以及恢复绝缘强度的过程中都是自行完成，从而为确保变电系统的正常运行打下坚实基础。③避雷器在正常运行情况下，应具有平直的伏秒特性曲线和一定通流容量，其残压不应高于被保护物的冲击耐压，且保持每个伏秒特性曲线之间的完美配合，有效提升避雷器的工作水平和对电气设备的保护强度。

表1 避雷器的优缺点比较

3 变电运行的防雷接地技术

3.1 接地装置布置的原则

变电站接地系统作为直接关系到人身安全和设备安全的重要问题，是变电运行防雷领域中的重中之重。具体而言，变电站的接地设置主要包括雷电保护接地、保护接地及工作接地三类，但无论是何种类型的接地，整个接地网的安全除了对接地抗阻要求严格以外，对地网的使用寿命、结构、接触电位差、跨步电位差、转移电位危害等也有很高的要求，这些问题均需要在应用防雷接地技术中加以考虑。具体而言，应遵循的技术原则包括以下几点：

（1）可将自然接地体与变电站接地进行合理利用，如电气设备地下的钢筋混凝土基础、金属外皮包裹的电力电缆、在地下埋设的金属管等等。而在充分利用自然接地体后，无论变电站接地网接地电阻是否能够具体的要求，人工接地体都应当安装在变电站内从而达到保护效果。

（2）以水平接地体为主的复合型人工接地网的敷设方式可以实现均压、散流、降低接触电势和跨步电势等效果，而垂直接地体可以为独立避雷针、构架避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄雷电流发挥一定的作用。实际敷设过程中，应以水平接地体为主进行敷设。

（3）为了防止接地装置附近的跨步电压可能引发巡视人员触电事故的情况，人工接地网各角需要做成圆弧的形状，且接地装置需要敷设成环形闭合的形式，均压带间距的一半应该大于或等于各角圆弧的半径，水平均压带应当敷设在接地网内，深度以0.6～0.8m为佳。

3.2 接地装置的敷设

实际敷设过程中，应注意以下几点：

（1）在接地装置的材料选择上，一般选择钢质材料作为高压输变电线路接地线，不允许采用裸露的锡导体、保温管的金属网或者外皮、蛇皮管等作为接地体或者接地线，避免接地线随时间推移被腐蚀。对于低压电力设备而言，可采用铜铝材料作为接地线，但其截面积不应该低于表2所列数值。

（2）在敷设的距离选择上，为了降低相近接地体相互之间的屏蔽作用，一般采用间距大于等于5m的水平接地体和间距大于等于两倍长度的垂直接地体进行敷设，且敷设的位置确保离地面保持250mm以上的有效距离，同时注意保持接地线与建筑物墙壁间有10～15mm的有效间隙。

表2 低压电力设备的铜铝接地线的最小截面积（单位：mm2）

（3）在敷设的位置选择上，接地网应尽可能采取环形组网方式，且主要分接地网之间需要使用至少两个干线进行连接，为整个系统的安全性与可靠性打下坚实基础。此外，在于接地体或者接地干线进行连接的过程中，需要适当增大经过消弧线圈接地的或者直接接地体的主变压器中性点的截面，从而提升接地线的耐腐蚀性和可靠性。

4 结束语

输变电系统为我国的经济发展所作出的贡献是极其重大的，但现阶段，其在防雷工作上还面临着一些问题。因此，相关的电力企业在开展输变电系统运行与维护工作时，应当立足于此，采取避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地等各种防雷技术，保障高压输变电系统的安全稳定运行。

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2016-10-12