变电站电气设计与防雷保护分析

李秋宇

(齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1 变电站设计概述

在110kV变电站的日常工作中，有可能会受到工作环境的影响，比如天气等的作用，从而导致变电站的稳定性下降，探究影响变电站稳定性的因素，并针对影响因素逐一解决，对相关的设计进行改进和重组优化，从而确保变电站的工作稳定性。在变电站的工作中，其在电网的整个流程中充当着非常重要的角色，变电站在整个电力系统中负责调节电压、分配电能、强度调整等，使得整个系统能够符合安全标准。

电能已经渗透入人们的生活、生产、各类娱乐乃至活动中必不可少的基本条件，人们对它的依赖性非常强，因此这也决定了变电站的设计与维修保护的工作的重要性和关键性。变电站的设计和分析问题必将会得到更多的重视，也必将有更多的先进技术被用来应用在变电站的建设之中，从而完善性能、保障安全。

2 变电站电气设计问题分析

2.1 电气主接线概述

电气主接线是从电力系统和变电站之中，为了能够达成既有功率的传输和平稳运行，来连接电气设备彼此之间的电路，其具有传送电能的作用。电气主接线把电源的进线和引出线当做基础，将母线作为中间的过程来形成电能输配的电路。

2.2 变电站电气设计的电气主接线主要原则

主接线的设计主要是根据变电站的规划和设定的作用来具体决定的。主接线的设计方案决定了变动站的整体数量规模。所选择的设备、布置的配电设施，继电保护、确定自动装置等，直接关系着整个电网的稳定运行和灵活使用与经济的效益问题。其接线原则需要考虑电力系统中此变电站的位置属性、设定的发展规模，所符合的重要性，还有出线回路的影响程度等。

3 变电站的防雷保护分析

3.1 110kV变电站防雷保护的现状与意义

我国国民经济的重要部门之一就是电力行业，电力部门能够把自然界中的能源转变为为人类可利用的电能，比如：可以为现代农业、现代化工艺、现代科学技术乃至于每家每户的日常生活，都提供了必不可少的动力，与人们的生产和生活有具有着密切的联系。可以说，电力是其它一切行业的先行者。只有保障了电力变电站的安全平稳运行，才能保证其它部门的顺利运转，保障整个国民经济的安全平稳运行。

在电力系统中，防雷的措施有很多，诸如：避雷针、直击雷的保护装置、避雷线、避雷器等。直击雷保护装置是将雷电直接引导到设备上，来保护电力系统不被雷电直接击中，从而使得其能够顺利进入大地。避雷针、避雷线的避雷原理是防止雷电直接击中变电站，可以理解为防御作用，也可以称之为直击雷保护。还有一种是避雷器，这是防止输电线路侵入变电站，因此也称之为雷电侵入波的保护装置。

3.2 防雷保护的原则分析

在我们国家，雷电的活动其实是非常常见的，在省会城市，在一年当中，有雷击的天数大于50d的城市多于20个，雷击现象严重的城市，遭遇雷击的天数甚至可以多达130d。雷击的方式主要分为2种类型：第一，雷电直接落在了输电用的线路上，并且通过波这样的方式传导至其它相应的电气设备上。第二，雷电会间接地带来二次伤害。如果是直接伤害，可以选取通过装置避雷针、避雷线等设备，如果是间接的二次伤害，一般会采用安装避雷器来避免雷击。

避雷针的设计原则主要有以下几点：独立避雷针以及独立接地的装置。110kV的变电站中，避雷针一般防止在架构上，这样做的目的在于能够有效地防止雷电的直击对变电站的直接伤害。装在架构上的避雷针链接地网，接地装置击中在避雷针附近。避雷针与主接地网的地下链接点直到变电器接地线与接地网的地下连接处，长度不应该过小。变压器的门型架构与其距离太近，达不到最小距离的要求，因此，一般来说，框架上不会安装避雷针。

3.3 避雷器设计

110kV变电站的配电装置是通过材质为氧化锌的避雷器结合进线保护的。110kV配电装置的最大雷电冲击大约为10kA，在配合系数中，应该保持大于等于1.4的范畴来进行。与此同时，进线保护段的作用是为了通过限制雷电电流量来降低雷电损坏，通过进线端上的避雷器，因此，其控制绝缘数数值不能超过最高的要求标准。

3.4 变压器的避雷设计

变压器是变电站中最主要的电气设备之一，担负着重要的职责，诸如：从变电站向用户，或者不同等级电压之间的功率交换工作。在变压器设计中，要考虑实际使用情况和未来发展使用情况，预留预估未来五至十年的规划，综合分析和设计应用。变压器是非常重要的保护对象，因为其绝缘性比较薄弱，在三绕组的变压器进行工作的时候，容易出现高压、中压绕组工作但是低压绕组却存在开路的问题。为了避免事故，应该在低压绕组的任意出口处加装一个氧化锌的避雷器。

人们对于雷电击中变电站的问题，目前展开研究的方法有以下几种：模拟系统模型、用计算机警醒虚拟仿真实验、在现场实际进行实验等。

4 结语

本文主要阐述了分析研究背景，讨论了变电站电气设计问题分析，从电气主接线概述、变电站电气设计的电气主接线主要原则2个方面进行了分析，研究了变电站的防雷保护，分别从110kV变电站防雷保护的现状与意义、防雷保护的原则分析、避雷器设计、变压器的避雷设计等几个方面进行了具体研究与探讨，以期能够优化变电站的电气设计，避免变电站遭遇雷击等危害，保障变电站的安全和可靠运行。