水电站运行中受雷击系统失压的对策研究

李洪福

摘 要：现今，我国水电站已经发展成了电网的主要电源，尤其在国民经济建设中水电站的地位与作用也越来越重要，水电站发挥着综合性的利用效益，例如发电、防洪、航运、供水等，但由于水电站自然条件复杂，设备与线路内在联系紧密，一旦发生雷击事故，就会波及全站乃至全网，从而造成重大的经济损失或人员伤亡。本文首先将雷击对水电站的危害进行分析，并从中分析出事故发生原因，找出解决对策。

关键词：水电站：雷击系统失压：对策研究

水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。在水电站运行中发生雷击的情况屡见不鲜，在水电站发生雷击过电压之后，就会导致变压器或发电机等电气设备绝缘发生闪络造成击穿，较为严重的现象会发生火灾甚至爆炸，針对以上灾害发生的情况，对水电站运行中受雷击系统失压进行对策研究尤为重要。一些水电站中即便安装了防雷设施，但是由于并没有按照规格设置防雷装置，导致防雷的系数降低，相反随便安装一个一支防雷针或一组防雷器会有引雷的发生。

一、雷击对水电站的危害性

1）直接雷击即雷云直接向水电站的电气设备或建筑物放电。电站建筑物若被直接雷击中，巨大的雷电流将会造成建筑物火灾；若雷云直接向电气设备放电，则直击雷过电压会使电气设备的绝缘遭到击穿破坏而造成火灾。

2）感应雷击在雷云临近水电站上空时，水电站建筑物和四周地面上将感应产生大量的电荷。假如建筑物接地不够良好，就会与大地间形成电位差，当感应雷过电压足够大时，就会引起建筑物内部的电线、金属管道、大型金属设备放电而造成火灾。

3）雷电侵入波当水电站输电线路遭到直接雷击或感应雷击时，巨大的雷电流会沿着输电线路向电站流动，产生的雷电高电压有时可高达30～40万伏，使电站电气设备绝缘损坏而造成火灾；避雷线被雷击后，避雷线与输电线间的空气绝缘也轻易被击穿；另外，由于水电站电气设备本身还带有工频交流电，假如雷电过电压使设备的绝缘击穿，当短暂的雷电流过去之后，工频交流电通过其击穿通道时就会短路，从而造成火灾事故。

二、发生雷击系统失压的原因分析

1）接地网运用的钢材质量较差，截面积小、数量不足，加上在对接地网进行敷设时的焊接较为草率，焊接质量差，导致出现连接不良的情况，甚至由于埋深不够，接地电阻较大。通过对多起事故的原因调研，得出发生事故的水电站电阻值远远的超出了规程允许的接地电阻值。

2）避雷器的接地引下线通常使用的都是裸铝线，并直接的将裸铝线牵引到地下与接地网进行连接，由于长时间的被土壤覆盖，地下连接处会发生被土壤腐蚀从而生锈的情况，连接处生锈会让引下线与接地网间的电气接触不良，如果有雷电倾入避雷器进行放电时，雷电流不能快速、有效的倾入大地，残压作用在被保护的设备上，例如变压器的中性点，形成反击电压使变压器高压侧绝缘击穿或经变压器低压侧窜入低压配、发电设备，造成事故。

3）在许多的水电站中，避雷针的构架都被用作路灯的支柱，那么在有雷电发生时，雷电会落在避雷针上经感应会经过路灯线，从而路灯电源线会将雷电直接引入到室内，从而造成严重的灾害。或者选用的避雷器装置没有达到使用标准，一些规模较小的水电站管理意识较差，由于自身水电站的规模较小，管理者的相关防护意识较差，认为雷电发生的几率较小，所以使用的防雷装置并不是十分靠谱，一旦雷电情况发生，即便规模较小的水电站，也会造成一些不可挽救的损失与灾害。

4）避雷针的接地网与电站的主要接地网间隔较小，针身与被保护设备、构架之间的距离过小，引起雷电反击过电压。

三、水电站雷击火灾的预防措施

在水电站防雷保护设计中，应根据雷电活动情况、地形、地质、气象情况以及电网结构和运行方式等，结合运行经验进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进、经济合理，符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。雷电活动非凡强烈的地区，还应根据当地实践经验，适当加强防雷措施。

（1）户外配电装置，包括组合导线和母线廊道；

（2）无钢筋的砖木结构主厂房和室内配电装置；

（3）户外布置的电力变压器、主变压器的高压引出线和户外布置的发电机电压引出线；

（4）油处理室、露天油罐、主变压器修理间及易燃易爆材料仓库等建筑物和需要保护的其它设施。

对水电站中一些不需要设置专门的直接雷击保护装置的建筑物，则采用将其金属结构（如金属屋架、钢筋等）接地；对非金属材料建造的建筑物，则在屋顶安装避雷带作为防止直接雷击的措施。感应雷的保护感应雷过电压对水电站60kV及60kV以下的电气系统绝缘有损害。

一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备（如避雷针、避雷线）或较高的建筑物，增大电气设备对地电容或采用阀型避雷器保护，以减少感应雷击过电压的危害。建筑物屋顶上的设备金属外壳、电缆金属外皮和建筑物金属架构均应接地，建筑物内的金属管道、金属设备应接地，以避免由雷电所引起的静电感应而产生火花放电。雷电侵入波的保护水电站防止雷电侵入波的主要措施是安装避雷器，将侵入波过电压的幅值限制在电气设备绝缘的耐冲击电压水平以下。避免设备发生击穿损坏或火灾事故。

四、水电站防雷装置的维护

水电站防雷装置的检查维护为了使水电站的防雷装置有良好的保护性能，应对其进行经常检查或定期检查。

（1）每年雷雨季节到来之前，应对水电站防雷装置进行检查，并测量接地电阻情况。防雷装置的接地电阻合乎要求，雷电流才能被顺利导入地中，而不致发生对建、构筑物的反击和造成火灾爆炸事故。因此，对接闪器、引下线、接地装置轻易发生腐蚀的地方应加强检查，避免通过雷电流时发生熔化、发热等引起火灾危险。如发现防雷装置熔化或断损、腐蚀和锈蚀超过30%以上、接地电阻不符要求等情况，应及时予以维修或更换。雷雨后，应注重对防雷装置的巡视；

（2）对于各种避雷器，先检查其外观。首先检查其瓷套或绝缘子是否完好，有无裂纹或破损，表面是否脏污，密封是否良好。如何前期的准备一切良好，在后期的管理与防护工作上有疏忽就会前功尽弃，如果前期的准备工作并不是十分完善，那么后期的防雷装置的维护工作一定要准时的进行，由此可见，水电站防雷装置的后期维护具有着一定的重要性，固定避雷器的各组件是否牢固；进而检查各部分腐蚀和锈蚀的情况，还要加强对运行中避雷器的绝缘监测，如带电测量电导电流等。

结束语：

综上所述，当今水电站已经发展成为了我国主要的电网电源，因此对水电站雷电灾害的防护尤为重要，水电站在运行中发生雷击系统失压的情况屡见不鲜，只有切实的从中寻找解决措施，才能进一步解决问题，户外配电装置、无钢筋的砖木结构主厂房和室内配电装置、油处理室、露天油罐、主变压器修理间及易燃易爆材料仓库等建筑物和需要保护的其他措施，并且对于水电站防雷系统的后期防护也要做到精细，这要求水电站的管理者树立高度的防护意识。只有完善防雷系统的解决对策，才能为我国的水电站事业保驾护航。

参考文献：

[1]郑晓丹、罗云霞，小型水电站计算机监控系统防雷击电磁脉冲对策[J]浙江水利水电高等专科学校2006-5（第22卷3期）

[2]黄日渊，小型水电站遭受雷击的原因分析及对策[J]-《农村电工》2001年第7期endprint