电力系统防雷工程设计浅谈

熊丽辉

电力系统防雷工程设计浅谈

熊丽辉

（国网安徽省电力公司马鞍山供电公司 安徽马鞍山 243000）

经济的发展和社会的进步，使得我国电力系统总体容量以及自动化水平不断的提升，同时由于受到不同因素的影响，我国的现阶段电力系统防雷工程并不完善，电力事业未来存在的诸多雷电灾害，必须越发准确化和专业化。本文以此为背景，首先对雷电产生的原因进行了简单的分析，然后从电力自动化系统、变电所以及电力系统输电线路三个方面入手，对电力系统防雷工程进行了详细的分析。

电力系统；防雷工程；系统设计

1 雷击产生的原因

大气在剧烈运动的状况下会产生静电摩擦，在这个过程中，云层内部会出现大量的正负电荷的带电离子，再加上地球空间电场力的附加作用，正负带电离子会进行定向垂直运用，使得云层上下不都积累大量的正负电荷，由于云层出现分层电荷，进而产生雷云。雷云在移动的过程中，下方地面会出现静电感应，进而产生一个相反电荷的阴影。雷云对地面放电的过程中即是雷击，主要分为四个阶段，分别是云中放电、地面先导、定向的闪击以及回闪，这个理论被称作是长间隙放电。

2 电力自动化系统防雷工程设计

2.1 接地电阻防雷设计

接地电阻防裂设计师整个电力自动化系统的关键环节，通常情况下，接地电阻和电压值的变化成正比，接地电阻越小所产生的电压值也会越小，表1显示的是安全的接地电阻需求状况。

表1 接地电阻安全需求

上边显示的是接地电阻的安全需求，其中表中所提到的配电变压器标准是10～35kVA，同时接地电阻的防雷设计还需要在通信调度站内部保证底楼动力装置和通信站使用同一个接地网络，并且通信楼主地网络需要和放电器进行连接，这样能够有效的保证隔离雷击的效果。

2.2 UPS过电压保护

通常情况下UPS中都设有专门的压敏电阻，压敏电阻本身就能够有效的防护雷击，但是只能防护一般的雷击，所以整体防护能力较差，在出现雷击的时候，设备很容易受到微电子设备的干扰，所以UPS过电压保护需要使用四级防护形式进行设置，每一级的防护都要设置专门的气体放电管，其次二级防护需要设置限流模块，压敏电阻安装在三级防护系统中，四级防护需要设置TVS管，通过四级防护层层保护来提升防雷效果。

2.3 屏蔽系统防护

表1中所提到的通信调度站中的金属地板和钢筋等装置需要通过焊接实现防雷屏蔽，而一些其他的设备对屏蔽性要求很高，对于这些设备需要在调度站墙体上安装屏蔽网，同时屏蔽网需要和接地母线实现多点连接，为了提高屏蔽效果，需要将架空电力线更改为屏蔽电缆，同时屏蔽层和凯带中的电缆需要接入地下。

3 变电所防雷工程设计

电力系统防雷设计变电所环节是非常重要的，这个环节的防雷工程设计需要通过三道防雷保护线构成，通过三道保护线的设置来实现变电所全方位的防雷保护。

（1）第一道保护线主要包括了避雷针、接地防护系统、引流线，通常情况下，对于小型的变电所来说，不需要这三个系统同时存在，只需要使用避雷针或者是避雷线即可，但是对于大型的变电所来说，需要避雷针和避雷线同时存在；

（2）第二道保护线防雷设置是针对进线段，因为雷电流通常是通过进线装置引到地下的，所以如果进线段装置没有做好防雷措施，那么很容易对地下电路造成不同程度的破坏，所以需要将避雷线安装在进线段上，这样能够大幅度的降低雷电流的幅值，减轻雷电危害；

（3）第三道保护线主要存在于变电所内部，通过使用避雷器来降低雷电波陡度，同时避雷器能够有效的控制雷电流的幅值，将其控制在绝缘装置允许的范围内。

4 电力系统输电线路的防雷工程设计

4.1 降低输电线路接地电阻

输电线路防雷设计需要通过很多环节的工作来实现，而输电线路接地电阻的降低是最为有效，也是最直接的一种方式，主要的做法就是降低杆塔的接地电阻。因为通常情况下，如果杆塔接地电阻过大的话，在出现雷击的情况下，杆塔顶部很容易因为系统点位的急剧抬升对输电线路造成很大的冲击，进而导致输电线路受到严重的损坏，所以线路稳定安全运行的前提是保证接地电阻的合理设置，例如在电阻率相对较高的高山地区，需要使用辅助降低接地电阻的方法来提升防雷效果，比如使用可辐射射线、降阻剂，同时还可以通过置换土壤的方式来实现电阻下降。

4.2 避雷线架设

实际上，架设避雷线是电力系统输电线路防雷保护最常用的一种方式，这种方式主要是为了避免输电线路导线受到雷击的直接损害，避雷线的架设能够保证系统输电线路在遇到雷击天气的时候仍然能够安全运行，同时避雷线防雷击效果和系统线路的电压高低呈正相关，通常情况下，输电线路电压越高，那么避雷线的防雷效果也就越好。通过避雷线的架设，能够有效的对雷电流进行分流，这样能够有效的降低杆塔受到的雷电冲击，并且结合导线屏蔽设置，可以大幅度的降低导线以及线路绝缘子的过电压，保证输电线路得到基础性的系统安全防护。同时通过降低避雷线相对导线的角度也可以起到明显的导线屏蔽效果，可以大幅度的提高防雷效果，通常避雷线导线的角度要设置在25°左右最为合适。

4.3 避雷器和避雷针的装设

输电线路上安装避雷针能够有效的消除和降低雷击危害，避雷针的安装能够有效的防治雷直击导线，在杆塔顶部安装能够起到分流雷击的效果，减小杆塔顶部的电位，对线路导线能够起到耦合效果，大幅度的降低绝缘子串子电压。现阶段国内110kV的输电线路通常全线都装设的有避雷线，220kV以上的输电线路全线安装的都有避雷线，但是避雷针的安装也有自身的缺陷，因为避雷针对输电线路的保护以及范围相对较小，再加上本身有不确定性，并且在遇到雷击天气的时候，如果避雷针和防雷保护对象之间的距离太小，并且在规定的安全距离以内的话，防雷保护对象很容易受到反击危害，所以避雷针的使用和安装一定要慎重，同时需要注意避雷针的安装和防雷保护对象之间的距离，所以为了提升避雷针的防雷效果，可以参照图1安装监控摄像机避雷器来配合避雷针起到有效的防雷效果：

图1显示的是大型的写字楼建筑使用的但很纯铜壁垒很，通过避雷针、监控避雷器、屏蔽管以及接地线等系统的配合来实现良好的防雷效果。用于电力系统输电线路中需要在超高电压的区域，将避雷线通过小的间隙进行对地绝缘，在线路正常运行的状况下，避雷线实际上绝缘的，当雷击经过线路的时候，通过实现设置的小间隙，进而自动转化为接地状态，这样能够有效的避免雷击损坏电路。

4.4 绝缘水平的转换

图1 单针纯铜避雷针

电力系统输电线路绝缘水平的转换和改善能够有效的降低雷击几率，输电线路绝缘水平的改善：①需要对线路系统的绝缘状况进行严格检测，保证整个输电线路绝缘水平都合格；②针对经常出现雷击事故的区域，要适当的提高这一区域输电线路的绝缘力度；③为了能够有效的提升电路的绝缘水平，更好的实现防雷击危害，可以通过使用不平衡的绝缘设置方法来实现，具体的就是改变原有绝缘子片数，使得双回路的绝缘子片数不一致，保证两侧的片数出现明显的数量差异，这样能够有效的保证绝缘子片数较多的一侧在遭遇雷击的时候，回路线路仍然能够持续性的为电力系统提供电力支持。

5 结论

总的来说，电力系统的防雷设计是一个系统性非常高的工程项目，包括了电力自动化系统的防雷设计、变电所防雷设计以及输电线路的防雷设计等环节，同时每一个环节有包含了很多内容，所以说电力系统的防雷设计始终是一个需要与时俱进的话题，需要在实践中不断的创新，积极的运用先进的科学技术，提高电力系统的防雷效果，提高电力系统的安全稳定运行。

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TM862

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1004-7344（2016）27-0068-02

2016-9-8