变电站的防雷保护技术研究

贺耀斌

深圳康普盾科技股份有限公司 广东深圳 518053

变电站是电力系统在输配电过程中不可缺少的重要组成部分。在雷雨季节，一旦变电站受到恶劣天气影响，遭遇到雷击，常常会在其所服务的供电范围造成停电事故，而大面积的停电事故，给工农业生产和人们的生活带来很大的影响。这就要求变电站的防雷措施必须非常可靠。

1 防雷装置的原理

防雷技术是一项系统工程，包含外部防雷和内部防雷两方面。外部防雷是对直击雷的保护，主要是通过金属杆、引下线、接地体系统将雷击产生的雷电流导入地底，从而将雷电均匀释放，将绝大部分雷电能量直接导入大地，从而避免对线路的运行造成影响。内部保护是过电压保护，作用是均衡系统电位，限制过电压幅值。防雷技术的应用需要充分考虑当地的情况，综合分析环境，保证防雷装置的效果。配电线路的防雷技术主要有疏导式和堵塞式。疏导式是通过电流的释放方式实现防雷，堵塞式是通过提升配电线路承受雷击能力的方式实现防雷。防雷效果较好的措施主要包括采用防雷绝缘子、安装带间隙的氧化锌避雷器、线路直连氧化锌避雷器、全线路敷设架空地线、提高绝缘水平以及增大绝缘子闪络路径等[1]。需要说明的是，防雷措施的应用应该保证对正常线路运行没有影响。

2 变电站的防雷保护技术要点

2.1 提升线路绝缘水平

提升线路绝缘水平，目的是堵塞雷电流。目前，部分老旧配电线路的绝缘水平不高，表现为绝缘子爬电距离路径长度不足。所以，在配电线路建设设计方面，应该提升线路绝缘子的绝缘水平，改变绝缘子的型号，采用爬电距离路径长、机械强度大的新型绝缘子，从而保证配电线路在雷雨大风等恶劣气候环境下的可靠运行，提升用电安全[2]。10kV绝缘子按结构可选用柱式绝缘子和悬式绝缘子，按功能可选用防雷绝缘子和防污绝缘子。绝缘子型号根据导线类型、最大使用拉力、地区所处海拔和环境污秽等级进行选择。10kV直线单杆宜选用爬电距离路径长的线路柱式瓷绝缘子。10kV直线双杆宜选用2～3片交流悬式盘形防污瓷绝缘子串。10kV耐张杆宜选用2～3片交流悬式盘形防污瓷绝缘子串。

2.2 合理运用架空地线

架空地线架设于绝缘线路导线上方，能有效减少雷电直击导线概率，降低雷电在导线上引起的雷电感应过电压。架空地线对边导线的保护角宜采用20°～30°，规格一般采用35mm2镀锌钢绞线，每基电杆应加1处接地。架空地线保护方式适用于空旷地带、封山育林地带架空绝缘线路和架空裸线路导线的保护方式。10kV配网线路进行避雷线设置，主要是提升防雷能力。若是出现高压雷电，配电线路中的电压和电流不会与外界产生电力共振，整个电力系统将处于一个平衡状态。

2.3 降低杆塔接地电阻

杆塔接地电阻的大小也是配电线路免受雷击的影响因素之一。所以，在雷电多发区域应该避免杆塔接地电阻过高，一般接地电阻不宜超过30Ω。杆塔工频接地电阻值应根据杆塔所在地土壤接地电阻率进行校核。降低接地电阻的有效方法主要是增大接地带的有效接触面积、延长接地带长度、增加接地极根数和深度以及换土等物理性降阻方式，不得使用化学类降阻剂[3]。

2.4 对重要用电负荷需要重点防护

重要用电负荷线路容易受到雷击时，需对重要用电负荷性质、所处的地域环境采取有针对性的防雷措施。重要用电负荷处于农村空旷区域时，宜进行避雷线路的搭建，主要采取屏蔽手段，实现分流的线路建设。重要用电负荷处于城市区域时，一般采用防雷绝缘子或线路直连氧化锌避雷器的方式进行防雷。以上防雷措施经运行分析后，都取得了较好的效果。

2.5 屏蔽电缆接地

电缆屏蔽层的接地有两点接地和一点接地2种方式。对由于感应耦合的磁场干扰现象，一点接地起不到屏蔽的作用，只有采取两端都接地的方式，外部干扰电流产生的磁场才能在屏蔽层中感应产生一个与外部干扰电流方向相反的电流，起到抵消降低干扰电流的屏蔽作用。

2.6 采用防雷绝缘子

防雷绝缘子可用于直线杆和耐张杆。直线杆的防雷绝缘子在绝缘子两端安装放电金具和引弧金具组成放电间隙。放电金具内段导线若是绝缘导线时，绝缘导线应剥皮处理。架空绝缘线路宜3基安装1处，多雷区应逐基安装；架空裸线路一般不采用防雷绝缘子。耐张杆的防雷绝缘子在绝缘子两端安装放电金具和引弧金具组成放电间隙。耐张线夹内段导线若是绝缘导线时，绝缘导线应剥皮处理，每基耐张杆安装1处。当雷电过电压闪络时，工频短路电流将在放电金具与引弧金具之间燃烧，进而保护线路免受雷击损伤[4]。

2.7 低压防雷检测

低压供电系统的接地制式和类型是防雷检测工作中不可缺少的内容，是要掌握各系统的接地原理，根据不同的场所，认真识别N线和PE线的组合，就能准确判断系统接地制式和类型，进而测量相应的接地电阻值和接触电阻值。一则为用户提供配电系统接地制式设计选择是否正确合理，二则可提供接地是否安全可靠，阻值是否达到设计要求，为电气设备安全运行和工作人员人身安全提供保障。

3 结语

变电站防雷是一项综合性工程，要了解变电站所处的自然环境、土壤地质条件、设备的配置情况等，需对变电站进行有针对性的防雷保护。通过合理设置避雷针等设备，对弱电系统配置有效的电涌保护器，与接地系统可靠连接，从而实现有效的防雷保护。