220kV变电站的防雷保护分析

张志鹏 周鑫

摘 要：电力系统运维过程中，应做好防雷保护工作，尤其是要做好220kv变电站防雷措施，将电能运输风险最小化，确保电能安全、稳定输送到户。本文在变电站防雷介绍的基础上，总结220kV变电站防雷接地设计要点，最后重点探究变电站防雷保护的可行性方法。旨在为防雷保护人员提供借鉴，推动变电站防雷保护工作迈向新台阶。

关键词：220kV;变电站;防雷保护

引言：近年来，220kv变电站雷击现象多次出现，这对电网安全保护工作提出较高要求，为使防雷保护效果达到预期，势必要在防雷接地设计方面做足充分准备，并全方面探索防雷保护措施。当前，220kv变电站防雷保护刻不容缓，落实防雷保护工作于过程，能够促进我国电网事业繁荣发展，并为日后防雷保护奠定坚实基础。1.变电站防雷基本介绍

雷电天气下的变电站处于非安全状态，因为雷电所释放电能一旦与电力设备接触，那么电力系统将出现运行故障，当人员接触到带电设备，极易威胁人员生命安全[1]。变电站防雷操作十分必要，通过增强电力设备对电能抵御能力，使变电站在恶劣天气下常态运行，实现电能资源稳定、安全调度，满足用户在电能使用方面的需求。一般来说，防雷系统分一次防雷和二次防雷两种，防雷系统启动后，一次、二次防雷系统同步运作，并且过电压保护与防雷措施相配合，使防雷保护效果最佳化。以往启动单套防雷保护机制，意味着一次防雷系统受攻击概率较高，并且电气设备、弱电设备故障率接连出现，继而影响电能的稳定输送，极易增加用户与变电站企业间矛盾。从实际应用角度来看，变电站防雷保护具有迫切性和重要性。

2.220kV变电站的防雷接地设计要点

2.1遵循相关原则

220kv变电站接地过程中易出现故障，当故障部位在各级电压母线，那么电流值明显增大，那么要将许可电阻值由0.5兆调节为5兆。需注意的是，不意味着所有变电站接地电阻为5兆，具体参照接地设计规范及相关要求[2]。防雷接地设计期间，遵循隔离原则，将防雷接地危害最小化，避免发生安全事故。接地网受短路电流非周期分量影响较大，根据电位高低适当调整变压器动作，出现电位差时，要及时验算，使其与变电站防雷接地要求相一致，真正优化防雷接地设计效果。

2.2注意相关事项

防雷接地设计期间，应适当安装线路避雷器，为电力线路运行创设安全环境，满足电能平稳输送需求。对于新建变电站活动，防雷接地设计人员科学制定方案，结合区域雷电危害程度以及雷电活动频次，科学、合理设计线路避雷器，以此降低220kv变电站断路器断口故障，减少线路跳闸现象。除此之外，全面获取、细致分析雷电数据，据此调整防雷方案，为避雷设施安装提供方向，促进变电站安全运行。

3.220kV变电站防雷保护的有效措施

3.1加强进线保护

进线保护的作用不言而喻，针对220kV变电站的线路全面保护，一定程度上阻碍雷击电流，并有效抵御雷电波，避免电气设备因雷击出现故障。防雷保护期间，一旦进线保护工作被动推进，或者保护水平居低不高，那么雷击电流与电力设备接触的可能性相应增大[3]。基于此，要妥善加装避雷线，结合变电站线路运行路径，合理确定避雷线位置。鉴于变电站线路未全线架设避雷线，防雷阶段设置避雷器组，以此起到保护作用，真正抵御雷电冲击。

3.2安装避雷针

避雷针的主要功能即抵御雷电冲击，雷电现象发生后，借助避雷针连接雷击电流与大地，从而实现电流导地，将雷击风险最小化，避免产生不必要的安全事故。避雷针主要防御来自雷雨天气的雷电，将雷电能量引入避雷针，最后导入大地，让电力设备以及附近线路免遭直接雷击，取得良好的保护效果。实际安装中，应合理确定避雷针位置，使其与周边带电设备保持安全距离，一般来说，安全距离大于五米。此外，合理设置接地电阻，以此满足避雷针有效应用需求。避雷针安装时，考虑到设备反击问题，针对该问题规避时，往往在配电装置上安装避雷针，使其与主接地网间距离最少为三米。

3.3加强变压器保护

变压器保护工作十分必要，因为这项装置是变电站的一部分，通过保护变压器来抵御雷电波，使变压器功能常态化，让变电站平稳、安全运行。220kV变电站内变压器的防雷保护工作实施时，配备避雷器，在此期间遵循最小距离原则，尽可能缩小线路长度，从而强化雷电防御作用。从实际应用角度来看，220kV变电站分组、分段安装阀式避雷器，安装位置既可以是分段母线、分段主线，也可以是接地总地网，将防雷效用最大限度发挥。需注意事项总结为：将避雷器接地线与变压器金属外壳、低压侧中性点相连，并接连到地网，其目的即降低较小高低压绕组间以及高压绕组对变压器外壳产生的击穿事故，使变电站安全运行。除此之外，通过感应过电压保护防御变电站雷击问题，对于设备感应过电压，围绕站内设备、配电装置（电压<30v）、弱电装置、低压设备绝缘处理，与此同时，增大与接闪器及其引下线的空气和地中距离，并科学、合理设计接地网，妥善建立等电位点，使其形成屏蔽网，减少感应过电现象。

3.4合理布设防雷接地网

首先，布置导体泄漏电流密度。为减少电流泄漏量，从具体情况出发，根据220kv变电站面积，利用非等间距方式设置接地网。其次，布设土壤表面电位。适当改善土壤表面电位，将网孔间电位差<0.65%，主要使用非等间距法。基于等间距法布设接地网，网孔间单位差≈12.0%[4]。从接触电势角度来看，非等间距法适用性较强，能够全面优化防雷接地网的防雷保护效果。最后，优化防雷接地网施工质量。施工前严格会审图纸，从技术、经济等方面分析防雷接地网实用性，针对不当之处及时修正，使防雷效果最佳化。施工人员要强化安全意识，并增强责任感，避免防雷接地网连接中出现遗漏现象，使图纸与施工实际相一致，确保防雷接地网可靠、稳固运行，为变电站防雷做好准备工作。

3.5二次侧设备防雷

对于电源线防雷，即启动三级防雷保护，其中一级防雷保护重点保护电压输出端，避免雷电电流对电气设备产生强大沖击;二级防雷保护主要针对母线来讲，这是电源防雷设备效用发挥的基本要求，将雷电威胁最小化;三级防雷保护即全面安装监控设备，通过雷电预测启动应急保护措施，使防雷效果最佳化。不仅如此，通讯线路防雷措施及时跟进，为保证线路信号稳定性，针对通讯设施防雷处理，一般来说，信号浪涌保护器在通讯线路保护中起到至关重要的作用，使通讯线路稳定运行。此外，安装GPS天线防雷装置，这是降低电涌电压的有效措施，以此提高变电站综合效益。

结论：综上所述，220kv变电站防雷保护活动如火如荼得开展，具体落实防雷保护工作，能够促进电网稳态运行，同时，防雷设计水平显著提高。防雷保护环节，通过加强进线保护、安装避雷针、加强变压器保护、合理布设防雷接地网、二次侧设备防雷等措施优化变电站防雷效果，以此降低雷击安全故障。放眼长远，220kv变电站防雷保护措施要进一步完善，促进电力系统稳定运行。

参考文献：

[1]陈旭俊，贾红芳，刘文燕.变电站防雷设计研究[J].机电信息，2020（11）：103-104.

[2]卜庆刚.浅谈220kV变电站防雷综合保护问题[J].科技创新导报，2014，11（34）：54.

[3]肖旭荣.220kV变电站GIS室防雷接地网的合理布置研究[J].电力设备管理，2020（02）：116-118.

[4]倪达.220kV变电站工程设计中几个问题的探讨[J].科技经济导刊，2019，27（02）：69+71.

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