变电所的防雷措施

张连辉

摘 要：变电站的安全运行是关键中的关键，所以在每年雷雨季节到来前，要对各变电所、生产装置、罐区、电力线路避雷器、配电装置的防雷防静电接地进行测试检查，以保证装置区及变电站的防雷接地完好、可靠。

关键词：变电所，防雷保护，雷击原因，防雷原则，具体措施

变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是联系发电厂与生产装置的纽带，担负着电压变换和电能分配的重要任务。如果变电所发生雷击事故，会给生产造成巨大的损失。所以变电所的防雷是保证装置安全平稳运行的关键。

1 变电所遭受雷击的主要原因

①直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

②感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。

因此，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。

2 变电所防雷的原则

针对变电所的特点，其总的防雷原则是将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散；阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波；限制被保护设备上浪涌过压幅值。这三道防线，相互配合，各行其责，缺一不可。应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。

3 外部防雷和内部防雷

避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷，需要对进出保护区的电缆，金属管道等都要连接防雷、及过压保护器，并实行等电位连接。

4 变电所防雷的措施

变电所遭受的雷击是下行雷，主要是雷直击在变电所的电气设备上，或架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，避免直击雷和雷电波对变电所进线及变压器产生破坏就成为变电所雷电防护的关键。

5 变电所装设避雷针对直击雷进行防护

架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内。按照折线法计算保护范围。

5.1 单支避雷针的保护范围应按下列方法确定

①避雷针在地面上的保护半径，应按下式计算：

r=1.5h

式中 r—保护半径，m；

h—避雷针的高度，m.

②在被保護物高度hX水平面上的保护半径，应按下式确定：

A.当hX≥h/2时：

rX=（h-hX）p=hap

式中 rX—避雷针在hX水平面上的保护半径，m；

hX—被保护物的高度，m；

ha—避雷针的有效高度，m；

p—高度影响系数，h≤30m，p=1；

30m﹤h≤120m，p=5.5/；

h>120m時，取其h等于120m。

B.当hX﹤h/2时：

rX=（1.5h-hX）p

5.2 两支避雷针的保护范围应按下列方法确定

①两针外侧的保护范围，应按单支避雷针的计算方法确定。

②两针间的保护范围，应通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。圆弧的半径为R0，O点为假想避雷针的顶点其高度应按下式计算：

h0=h-D/7p

式中 h0—两针间保护范围上部边缘最低点高度，m；

D-两避雷针间的距离，m。

两针间hX水平面上保护范围的一侧最小宽度，应按下式计算：

bX=1.5（h0-hX）

式中 bX—保护范围的一侧最小宽度，m。

5.3 多支避雷针的保护范围应按下列方法确定

①三只等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围，应分别按两只等高避雷针的计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度hX水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bX≥0时，则全部面积受到保护。

②四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算。如各边的保护范围一侧最小宽度bX≥0时，则全部面积受到保护。

根据防雷设计规范具体要求，在独立避雷针与配电装置带电部分的最短途径为五米。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离最小为三米，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘闭合，外缘各角做成圆弧形。

变电所是电力系统防雷的重要保护设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响装置的安全运行。因此要求变电所的防雷措施必须十分可靠。