220kVGIS变电站雷电过电压防护措施的研究

张圣中 王祯 孟莉莉

摘要：电是日常生活中任何地方都能找到的一种能源。随着国家经济的快速发展，GIS变电站占有重要地位。稳定的供应和运输日益重要。 GIS变电站是电力系统的枢纽，如果内部变压器和其他电力设备被雷电损坏，则会发生大面积停电，这对工业生产和生命产生更大的影响。

关键字：变电站;雷电过电压;防护措施

前言：变电站的安全运行对于电力系统非常重要，如果变电站的内部绝缘不能自动恢复，则会发生断电，造成巨大的经济损失。在矿区，超过85%的电力系统故障是由雷电引起的。变电站的雷电事故主要由两方面引起：直接雷电和侵入雷电。任何类型的雷电对变电站都是非常有害的。由于按照规定安装了避雷针和避雷针，因此大大减少了避雷器的频率。因此，雷电过电压侵入变电站，这对变电站设备和变压器构成了极大的危险。

1雷电侵入方法

雷电电磁干扰主要通过传导耦合和辐射耦合传递到变电站，造成击穿和损坏。一般来说，雷电进入雷电变电站有四种方式：电力线与主控计算机之间的通道，网络通讯线以及对地电位。其中，电源线侵入的可能性最大。

1.1电源线侵入。

变电站的电源通过低压线输入房间。雷电击中配电线并以行波的形式侵入电源，这可能会导致电源线故障或损坏。其中，高压线直接雷击产生的过电压经变压器组合后，再沿110V线侵入室内电力设备。另外，直接雷击可能会击穿从变压器到房间的欠压线路，从而导致过压。同时，雷电电磁脉冲还会连接110V低压线路的过电压，从而严重损坏变电站中的设备。

1.2通讯线的入侵。

如果变电站周围的直接雷电保护措施无效，则地面悬垂物或高层建筑物可能會击中雷电，从而使雷电过电压渗透到土壤中，并渗透到网络电缆和数据收集器与主控计算机之间的电缆。绝缘层允许瞬态过电压直接沿通信线路断开。当通信线路被雷电和电磁脉冲碰撞时，线路上数千伏的过电压入侵将使整个数据系统瘫痪。

1.3地电位反击通过接地体入侵。

根据变电站建筑物的防雷规格，根据要保护的空间，将信息系统所在的建筑物从外到内划分为不同的防雷区域。强大的雷电放电放大作用击中变电站，击中电压可达到数万伏。当反击电压沿接地导线到达集成自动化系统的接地接口时，衰减残留振幅足以损坏系统。

2电气设备中存在雷电过电压的风险

闪电是一种电流，因此具有与其相关的所有效果。其特点是可以在短时间内以脉冲形式提供非常大的电流。峰值可以达到数十个，特别是当直接雷击其峰值可达几十千安，甚至几百千安。因此，雷电流具有非常特殊而强大的破坏作用。特别是，它主要体现在以下几个方面。

2.1雷击的热效应会导致被加热物体立即产生大量热量，并且当雷电流流过时，被加热物体的温度可能会超过10000°C，非常容易着火。

2.2闪电产生的冲击波可以在空气中传播，从而严重损害建筑物和电气设备。

2.3雷电流的粘性动力作用使金属线断裂，对传输线造成极大伤害。

2.4闪电电磁和静电感应也称为二次闪电。雷电不如直接触摸电气设备强，但是由于雷电发生的可能性很高，它可以同时在大面积的小区域引起雷电感应并传输电能。该线路发送到偏远地区，扩大了雷电灾害的范围。在电磁感应的情况下，导体会产生较大的感应电动势，如果导体的接触不良，则可能会直接过热并引起火灾。静电感应会在局部区域形成感应过电压，这种感应过电压非常危险，因为它会导致建筑物的高低压线路和电气设备产生非常危险的电压。

3防雷措施研究

3.1输电线路雷电过电压保护的策略

传输线在电力传输中起着重要作用，如果传输线被雷电过电压损坏，则过电压会通过传输线传输到变电站设备和发电设备，从而导致所有绝缘。受到威胁。地下传输线对雷电过电压的危害较小，一旦雷电传输线遇到雷电过电压，就会发生高温闪络。闪络在电路中形成低阻抗，从而在电路通道中引起工频电弧，从而导致断电或短路。防止输电线路中雷电过电压的具体保护措施主要分为以下几类。

3.1.1安装防雷电缆。雷电保护线可防止电线杆等电线直接击中雷电，从而转换雷电流，并降低电线上塔顶的电势。另外，防雷电线具有用于连接电线的耦合作用，因此减小了塔架与电线之间的电势差并减小了绝缘体的过电压。

3.1.2为防止出现反击电线，可以降低塔架的接地电阻，以减少雷击时塔架的位置。

3.1.3通过增加传输线的绝缘性来提高耐雷击性。

3.1.4通过通过消弧线圈的接地模式或中性点接地模式来提高电线的耐闪电性。

3.1.5管状避雷器的安装。通过使绝缘子的脉冲放电电压高于套管避雷器的脉冲放电电压，可以避免线路绝缘子上的闪络，并限制过电压。管状避雷器还具有消弧功能，并降低了跳闸速度。

3.2变电站的雷电过电压保护策略

变电站通常配备许多变电站和配电设备，并且由于雷电过电压，变电站中的雷击会损坏变电站和配电设备。雷电过电压会改变传输线的特性，通常会将传输线的波阻抗更改为电气设备的波阻抗，从而改变波的行为。因此，变电站的雷电过电压保护尤为复杂。为了确保电气设备的安全，可以安装避雷器，例如阀门避雷器。雷电保护装置的电压与电气设备的电压一致，始终保护电气设备的安全，但是在真正的变电站中却无法实现。用于电气设备的一个防雷设备，通常有多个设备共享一个防雷设备。

在变电站中，金属氧化物避雷器和阀门避雷器是最常用的避雷设备。为保护变电站中的电气设备免受过电压影响，请在变压器附近的母线上安装避雷设备。在架空输电线路上安装防雷装置可以完成对输入线路的保护，并减小雷击的陡峭电流幅度。由于阀避雷器的电流容量的限制，必须减小雷电流的幅度，以使超过避雷器的电气设备的电压与雷击的突然性成正比。

3.3改善接地网的电位分布

为避免高电位，请将设备的外部和内部保护设备连接到等电位。变电站的接地网采用方孔接地网，可根据接地电位的实际分布考虑网络接地网。特别是通过在避雷针，避雷器和主氮设备的接地部分中适当增加一个径向接地电极，以改善电势分布并防止在发生雷击时由于大电流而导致电势上升到地面，从而可能损坏电力设备。控制回路。电缆安装槽合理地配备了接地带，并且平行于电缆槽的均压带被设置为接地电位不均，并干扰了次级电路的运行。接地网的表面电势分布还必须满足阶跃电压和接触电压的要求。

3.4降低杆塔接地电阻

可以适当降低塔的接地电阻，以防止雷电流与导体接触，从而在雷击雷时电势不会过高，此方法对110kV以上的线路具有出色的防雷保护去做。 35-60kV线路塔通常在由塔架接地的塔架上需要避雷针，因此可以保护其他两个步骤，以防止在某个阶段直接击中雷电后发生闪络。如果每年雷雨天超过40天，则接地电阻通常不应超过30Ω。

在低土壤电阻的地区，应充分考虑车队和塔架的接地电阻，并应分别考虑变电站的入口线路部分，采取有效而合理的电阻降低措施。接地体可以扩展。电阻降低剂被施加到塔架的底部以降低电阻，并填充有电阻相对较低的材料。在一些山区和高地地区，很难降低接地电阻，效果通常也不理想。

4结论

通过上面对变电站的供电和配电系统的描述，我们知道了如何击中220kV GIS变电站，并分析了如何研究防雷措施。知道变电站的故障总是会威胁人们的生命和健康，因此，您需要努力提高自己的技能水平，并采取防雷措施，尽可能避免人员伤亡，以保护人们的安全用电。创造良好的环境。

参考文献：

[1]张继辉，高东阳.220kVGIS变电站雷电过电压防护措施的研究[J].中国科技财富，2012（17）.

[2]刘嘉超，马俊国，原云周，等.220kV GIS变电站雷电过电压防护措施研究[J].电气应用，2015（20）：40-43.

[3]李雍，周悦，李建明，等.GIS变电站雷电过电压防护研究[J].高压电器，2016（7）：37-44.