變電站防雷保護探索

導語：變電站防雷保護探索一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

自2000年起，建德電網先后發生了5次雷電波侵入變電站的故障，雖未引起事故，但給電網安全運行帶來了一定的影響，故障后檢查發現：變電站內備用的35千伏開關柜設備均發生了不同程度的閃絡，2005年7月12日12時35千伏洋溪變尤為嚴重，開關柜內SF6開關外絕緣表面電弧燒損嚴重，SF6開關外絕緣（環氧樹脂壓鑄成型）三相斷口間及A、C相對地有短路現象；進線銅排、絕緣板等有多處放電痕跡。

經分析，這幾起故障均發生在變電所進線斷口處，變電所防雷設計完全符合設計規程要求，在進線側均安裝了避雷器，35千伏架空線也安裝了避雷線。

一、變電站的雷電波入侵原因分析及采取的對策

1．變電站進線產生斷口的原因分析

因雷電過電壓、人為外力破壞、污閃、設備故障或保護誤動等原因導致線路斷路器跳閘，重合閘前斷路器處于短時分閘狀態；斷路器分閘后重合不成功，不能馬上恢復送電，又未做好安全措施（即拉開有關隔離開關，將線路兩側接地隔離開關合上），則在這段時間內斷路器實際上處于分閘狀態，對無人值守的變電站，尤其是雷暴天氣時，后一種情況經常會遇到，且持續時間有時達數小時。

根據雷電活動規律可知，雷云中可能同時存在著幾個密集的電荷中心，當第一個電荷中心的主放電完成后，可能引起第二個、第三個電荷中心向第一個電荷中心形成的主放電通道放電。因此雷電波通常是多重的，連續性的，二個波間隔時間僅僅是1/10~1/100秒。第一重的雷電波引起斷路器的跳閘，而斷路器重合閘需要時間，存在著末重合閘成功前，第二重雷電波又入侵的可能性。

2．雷電波入侵的主要原因

雷電波主要是從線路進線側入侵的，由反擊和繞擊引起的線路斷口雷電波入侵的概率并不大，因為變電站一般不會建在地形較特殊的環境中；變電站附近地區的桿塔接地電阻及避雷線的保護角較易做到標準規定要求；根據線路避雷器的保護范圍有限及雷電波陡度大、在線路阻抗衰減極快的情況可知，只有雷擊發生在離變電站很近的幾個桿塔的情況下才有可能通過變電站內線路斷口泄放。

線路斷口雷電波入侵主要是雷擊感應過電壓。當變電站附近的空間云團呈負電荷時，則在桿塔的避雷線上感應出正的電荷．而當云團電荷積累到一定程度對地放電時，因地電位（也就是避雷線上的電位）不能突變，故在導線上感應出一個負的感應過電壓。線路上的雷擊感應過電壓為隨機變量，其幅值及能量并不是很大。一般僅對35千伏及以下線路的絕緣有一定威脅。但在泄放通路中有斷口，根據波的折射理論及因阻抗不配，波的振蕩會形成很高幅值的過電壓，從而對220千伏系統絕緣構成危害。

3.通常雷電過電壓的保護措施

變電站的雷電侵入波保護通常靠三道防線：一是在變電站內設置避雷針，以屏蔽雷電波從大氣空間入侵；二是在進線開關線路側安裝避雷器，以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值；三是在斷路器或隔離開關后面、主變附近的母線上裝避雷器，以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值。避雷器與電氣設備之間的最大距離不超過DL／T620標準中規定的數值，否則應在變壓器回路增設避雷器。

另外，對于35千伏變電站進線段，應設置1-2千米避雷線，避雷線的保護角度小于20°，以減少危險雷電侵入波產生的機會；盡可能降低桿塔接地電阻，使進線保護段具有較高的耐雷水平。

二、變電站開關斷口避雷器的選用

1.采用無間隙避雷器

間隙放電有一定的時延，一般約在數個或十個nS左右，即在間隙放電時延內，過電壓反射波可能達到最大值。

間隙放電特性決定，預加在間隙二端的電壓波前陡度越大，間隙放電電壓越高，例如標準規定有間隙的避雷器其波前沖擊放電電壓（在波前電壓陡度400kV/uS下）與1.2/50uS雷電沖擊放電電壓之比為1.25。

傳統的絕緣方式（如瓷絕緣或油絕緣），施加其上的沖擊電壓陡度越陡，耐受及放電電壓也會相應抬高，但SF6及部份有機復合絕緣卻不是，它在高陡度沖擊放電電壓下，比在標準雷電沖擊波下只是略有抬高，遠低于傳統絕緣方式抬高的幅值，故在高陡度的沖擊電壓下，先于其它絕緣方式擊穿。

所以有間隙的避雷器不適合用于保護線路終端及變電站內的設備絕緣，而應采用無間隙避雷器。

2.采用三相組合式避雷器

為防止相間過電壓，可采用三相組合式避雷器，在保護相對地過電壓的同時保護相間過電壓，現較常用的是JPBHY5CZ1-42/124*88組合式過電壓保護器，但其陡波限壓特性較差，在部分情況下無法正確動作，最好在使用三相組合式避雷器的同時，安裝無間隙金屬氧化物避雷器，無間隙避雷器陡波響應、通流能力、密封性能都較好。針對建德電網多次發生的雷電波侵入變電站的情況，可以采用這種方式來解決。

3.安裝位置

可選擇裝在變電站內龍門架上（a）或出線的第一個桿塔上（b）。有人認為裝在（a）合適，理由是：裝在（b），（b）受雷擊會有雷電反擊過電壓，而在龍門架上則不會；（b）的保護距離比裝在（a）遠，（b）的接地電阻通常比（a）大。實際上裝在（a）或（b）都是可以的，首先雷電波是沿線路來襲的，裝在（b）雖離被保護對象遠一些，但離來襲的雷電波近，從這個意義上講，離保護對象遠一些反而好，既使（b）受到雷擊而引起反擊過電壓，有避雷器的鉗位、削波及導線的衰減，雷電波不會入侵至變電站內造成危害。

雷電發生的機理十分復雜，我們還不能完全控制雷害的發生，但通過必要的防雷措施，可以減少雷害的發生，為確保電網的安全運行，我們要不斷的總結經驗教訓，加強運行、檢修、維護各環節的工作，重視防雷的反措和技改工作，采取有針對性的防范措施?！?/p>