谈变电站电气设备接地防雷安全对策.doc

1、1谈变电站电气设备接地防雷安全对策【摘要】:雷电是一种破坏力非常大的自然现象。雷电的有电压高、电流大的特点，所以，雷电对于变电站而言具有极强的破坏性。而电能是一个国家的最常用的基本能源，所以，对变电站的防雷工作必须重视。【关键词】：变电站；雷电；避雷针 中图分类号：TU895 文献标识码： A 文章编号： 引言 雷电是产生在积雨里的一种大气的放电现象。在形成的过程中, 积雨的云中部分带有正电荷, 部分带有负电荷, 而当云层中电荷总量达到一定程度时,不同电荷的云团之间, 或者是云团和大地之间形成的电压非常大，足够大的电压可以击穿空气。云团游离放电的时候,不同种的电荷之间进行剧烈中和反应, 此时就

2、会形成非常大的电流, 并且会产生闪电和巨大的响声, 从而就形成了人们常见的雷电. 电力系统中最重要的组成部分就是变电站，如果变电站发生雷击事故，有可能对变压器及其它电气设备造成破坏，从而引起大面积长时间的停电，严重影响国民经济和人民生活。电力系统的防雷保护是一项比较复杂的工作,但对变电站的安全使用,电气设备的正常运行有着至关重要的作用,文章通过对雷电的危害性及雷击方式进行全面介绍,同时提出对变电站的防雷保护采取有效的措施和对策,为设备的安全稳定运行提供2有力的保障。 一、变电站遭受雷击的主要原因及危害 雷电是带电荷的雷云引起的放电现象,雷电从形式上可以分为直击雷和感应雷。直击雷直击于变电站的设

3、备上, 形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过物体时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应，可以造成线路的开断、跳闸及其他设备故障。这些设备对雷电的耐受力很低,一旦遭受雷电损坏,后果将不堪设想。架空路线的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站,它是导致变电站雷害的主要原因,对变电站的破坏主要有对变电站的调度、载波、通信、监控设备和基本设备的危害,若不采取防护措施,势必造成变电站电气设备绝缘损坏,引发事故。感应雷是变电站的雷击防雷系统产生的一种雷电放电，甚至会产生严重的电磁干扰，这样就会影响整个变电站系统的正常运行。如果雷电流泄入大地必须会通过变电站的内接

4、地网，所以地网上会产生一定的冲击电位。这样就可能导致变电站的一些部位会产生反击的现象，甚至会出现局部放电的现象，从而导致变电站的电气设备的绝缘性降低；或者避雷接地引线在引入雷击产生的电流入地时，强大的电流会使引地线的周围产生强大的电磁场，从而使变电站的一些设备不能正常运行。 二、变电站防雷的原则 目前的防雷设计，最基本的办法就是从外部保护、内部保护和过电压保护三个方面进行防护。1、外部防雷：就是避雷针和接地系统而构成的外部防雷系统，可以将大部分雷电流导入地下，从而达到保护建筑物3的目的，直接避免了因雷击导致火灾的事故以及危及人身安全的其他事故发生。2、内部防雷：直击遭受雷击的金属体，在接受闪电

5、的瞬间会与大地之间存在很高的电压，而这高电压和与大地连接的其他金属物品之间发生的放电反应就叫反击。所以，内部防雷的意思就是阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。这需要做好等电位连接，通过电压保护器对电源线、信号线、金属管道等进行等电位连接，来防止雷击事故的发生。3、接地装置：接地是避雷技术的重要环节，不管是直击雷还是感应雷防护，都要通过接地装置导入大地，接地装置的作用是把雷电流对接闪器闪击的电荷泄入大地，使其与大地的异种电荷相中和。因此，有良好的接地是防雷的最重要的环节之一。 总之，在防雷实践中以上三道防线缺一不可。实践中需要从防直击雷、防感应雷电波侵入、防雷电电磁感应等方面进行系统分析，

6、在设计防雷时，要从单纯的避雷针引雷入地的无源保护转变为有源和无源防护结合的三维防护。 三、变电站防雷及抗干扰措施 变电站防雷的措施总体可以为两种:第一种是避免雷电电流进入电网系统，第二种则是利用二次保护装置把雷电流引入接地网络。在实际不同的电网中，我们应该根据现场采集的雷电的形式、雷电的频率、电流强度和需要保护的设施重要性，来采取符合需要的保护措施。 1、正确屏蔽雷电流 对于微机保护的控制装置，电力系统的通信线路应该采用带有屏蔽层的多绞屏蔽电缆，并且应该尽可能把强电的导线单独安装，同时保证4电缆的屏蔽层接地自始至终都只有一个点。这是因为在变电站中，电力装置里既有模拟的电路还有数字的电路，所以，

7、数字设备和模拟设备必须应该分开，最后它们只能够具有一个连接点，假如两者不分开，将会互相地干扰，严重时甚至可能损坏设备。 2、加装浪涌的二次保护器 变电站开关的操作、静电放电现象及闪电放电时产生的瞬时过电压可能会对电力设备造成毁灭性的伤害或者加快它的老化过程。对于浪涌现象的保护方法主要是在变电站系统内加装浪涌的二次保护器。浪涌的二次保护器是采用同等电位的原理，及时把浪涌电流导入接地系统。当系统的过电压现象发生时，瞬时的高电压将会抑制电力二极管(Rm)作为反应速度最快的电力元件首先动作，同时开始泄放巨大的雷电电流，并且把输出的电压钳位控制在它的截止电压之上，从而十分有效地防止了巨大的过电压对于电力

8、设备的损伤。当加在 TVS 里的放电的电流随着电压幅值的上升进而使得充气式的放电器(HFB)两端放电电压超过了它的点火电压 UM 时，GDT 将会瞬时动作，并且也会开始泄放雷电电流。这时，GDT 呈现低阻的状态，它的两端仅仅只有 2040V 的电弧电压，所以可以避免因为过电压的持续时间长进而把 TVS 烧毁。 3、变电所接闪器 在变电站发生雷击之后，防雷系统可以通过直接拦截的方法，引导雷电流进入接地网。接闪器有避雷针和避雷线两种。小型的变电所多数装备独立的避雷针，大型的变电所通常在变电所的架构上采取避雷针和避雷线，或者把两者相结合，并且大型变电所对于引流的线路和接地的5装置都有十分严格的要求。

9、 4、变电所避雷器 避雷器能够把侵入变电所中的雷电流降低至电气装置的绝缘强度允许范围以内。我国的变电所避雷器主要采用的是金属氧化物的避雷路器(ROA)，西方的国家除了使用 ROA 之外，还在所有的电气装置内安装空气的间隙，并作为 ROA 失效之后的备用设备。 5、合理布置避雷装置的安装位置 目前，大多数的 RTU 子站(或者一体化的微机二次保护装置等)，大部分安装在了高压室的配电开关柜上，电力的量测信息通过从高压配电室接到主控台的通信电缆来传输，以 MS-525 等接口的方式与 RTU(或这通信管理机器等)进行数据传送。所以，通信电缆非常容易受到来自于开关的误操作、电力负荷的波动和强电的电缆所

10、产生的巨大电磁场干扰，这些巨大的干扰轻则会增大电力量测信息的误码率，重则可能使得 MS-525等数据接口发生损坏。此外，夏天时高压室里的温度比较高，RTU 的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)内部因为热量过高而产生的干扰噪声现象不容忽视。 针对上面分析的问题，我们可以把 RTU 的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)在主控台里集中组屏，这样做不仅能够减少物理干扰源(包括室内温度)对于电力装置的影响，还可以改善电力设备运行的环境，并且能够方便检修和试验人员对电力装置年检的预试工作。 总结 综上所述，只要我们了解了雷电产生的危害，正确、合理地选择发6电厂和变电所的防雷保护措施及接地保护方式，就能保证电力系统长期、安全、稳定地运行，尽可能地预防和减小雷电造成的危害。 参考文献： 1 孙志文、赵一帆.变电站防雷措施分析J.中国科技博览，2010 2 江日洪 ,张兵 ,罗晓宇 .发、变电站防雷保护及应用实例M.北京:中国电力出版社,2005 3 胡绳刚.变电站防雷浅析J.农村电工，2010