变电站防雷保护设计问题探究

刘运昌

91033部队 山东省青岛市 266000

摘要：电网运行中，雷电是导致电网故障的主要自然因素，输电线路里程长。作为电力空运通道，更容易因雷击引发保护跳闸，严重损害供电可靠性，变电站内的设备也会被雷击损坏。因此，供电单位应意识到防雷的重要性，有效降低雷电对输变电设备运行安全的影响。输电线路和变电站运行中的防雷措施将在下面详细描述。

关键词：110KV; 变电站; 电气设计; 防雷保护

引言

变电站作为电力系统中变电和输电的重要环节，一旦变电站线路和电气设备因雷击而损坏，可能会发生变电站停运、火灾、爆炸等事故，甚至可能导致电网瘫痪。因此，变电站防雷设计尤为重要。

1设计意义与要求

众所周知，变电站雷击破坏力极强，电压高达百万伏，电流瞬间高达数万，对电力系统及周围建筑物和人员造成极大危害。近年来，我国变电站雷击次数较多，尤其是雨水较多的南方夏季。为了防止变电站雷击事故的发生，我们从线路选择和敷设、三相绕组压缩机的防雷、直击雷保护、接地保护等方面进行了设计，有效保证变电站在雷雨天气不会被雷电破坏，能够正常发电。

2电气主接线设计

主电缆的设计不仅对配电装置的电缆设计构成挑战，而且对变压器容量和数量的合理估计以及科学计算也构成挑战。有关工作人员将确保主要电缆的设计在外地进行，这将大大提高设计的可行性。在不影响主布线设计的情况下，还需要控制解决方案的经济成本并最大限度地减少不必要的成本。只有在主电缆的设计方案建立良好的情况下，才能绘制主电缆的安装方案。在选择电气设备时，工作人员必须结合实际情况，确保电气设备的各个方面都能正常工作，尽量减少维修电气设备的次数，并使电气设备长期有效地工作。

3变电站的雷电防护措施

3.1母线防雷装置选取

为了防止高压雷电波侵入线路、设备等变电站的保护装置。根据电力系统的过电压保护要求，变电站三绕组中每组母线上应安装避雷器，以保护母线的安全。母线防雷设备的选择应满足三个要求:(1)额定电压的选择:避雷器的额定电压必须大于或等于其安装所在电网的额定电压。(2)根据工作环境温度选择:工作环境温度在-40℃~+40℃之间，适用于冷、高温工作环境下的设备。(3)电流选择:使用电流容量大、放电时间相对较短、工频持续电流小、可靠性高、剩余电压低的避雷器。市场上有高科技产品且有一定可靠运营记录的新产品可以考虑。硅橡胶金属氧化物避雷器是目前市场上广泛使用的高科技产品。其优点是:电绝缘性能好，防潮、耐老化等；使用寿命长、测试周期长、运行维护成本低、体积小、重量轻。目前，它是新电网工程中广泛使用的避雷器之一。因此，本设计选用硅橡胶金属氧化物避雷器作为其防雷装置。

3.2站内避雷针

为使站内露天电气设备免受雷击伤害，通常会在变电站内特定位置处设计避雷针，并且与站内接地网相连，在防雷性能上更加的高效，能够将雷击电流导入站内接地网，使站内电气设备免受雷电干扰。

3.3避雷器的保护措施

110KV变电站配电装置的保护由一个氧化锌避雷针和一个进口线路避雷针组合而成，110KV配电装置绝缘与氧化锌避雷针之间的最大雷击影响为10KA，协调系数应保持在至少1.4范围内以外，入口保护线的作用是通过限制闪电流量来减少闪电的危害，并通过入口线上的避雷针来控制绝缘值，使其不超过规定的最大值。

3.4进线段防护措施

入口线通常指位于变电站中心2公里半径内的那部分线。在进口段铺设避雷线有助于有效消除雷电电流峰值，提高站内设备和线路的安全性。一旦雷电侵入波过大，超过了对硫磷的耐受性，站内的设备就会被雷电损坏。因此，应在变电站入口区域合理布置避雷针设施。总的来说，输电线路由于其绝缘程度和抗雷能力，以及所用的防雷装置之间存在很大差异。有必要确保安装避雷针的效率，并限制闪电的侵入波。线路塔布置中考虑接地电阻，通过增加与地面的接触可以降低闪电电流电路的电阻。在规划避雷针时，还必须考虑到其类型的差异，优化避雷针材料，使其更能适应闪电环境。地雷防护的关键还在于强度值的降低，时间的变化和土壤特性都影响到地雷防护特性，因此，在设计避雷防护设施时必须注重时间和土壤等因素，进行科学的防护规划。

3.5绝缘避雷线设计

输电线路的隔离避雷防护线通常具有良好的避雷防护能力。避雷线通过与载波通信可以缩短短路。由于功能和容量不同，避雷线可采用两种方式安装:直接安装在塔架上，或穿过避雷线穿过绝缘子，然后连接塔架。线张力与绝缘等级和避雷针效果直接相关。例如，额定电压为60kV时，一般线路为30-60ka，保护段为60ka；额定电压110kV时，一般线路在45-75 ka之间，保护段为75 ka；当额定电压为500kV时，总线路在130 ~ 170kA之间，保护段为170 ka，因此设计人员必须进行防雷设计，以控制三者之间的关系。此外，在设计防雷线时，应考虑线的负荷特性、系统的工作方式、地形特征等。，并考虑到当地建立的线路的维护经验。

3.6变压器的防雷保护

变压器作为110千伏变电站最重要的组成部分，是需要防雷的电气设备。由于绝缘弱，三绕组变压器正常工作时，经常出现高、中压绕组工作，低压绕组开路的情况。此时一旦有雷电波侵入，低压绕组的低电压会危及变压器的绝缘。为了避免这种事故，必须在低压绕组的任何出口安装氧化锌避雷器。对于中性点接地系统，只需要氧化锌避雷器。

3.7发挥断路器保护功能

由于雷电发生的频率随季节变化，且多数雷电故障发生在雨季，这不仅与雨季雷电频繁发生有关，还与空气湿度对断路器性能的影响有关。虽然基本上所有的断路器都有良好的绝缘条件，但是降雨来临时会影响断路器的安全。因此，做好变电站防雷工作，应充分考虑变电站内进线和断路器的保护。在此过程中，间隙保护具有较高的应用效果，可以调整和修复。

3.8接地保护装置

接地装置性能优异才能保证变电站对安全和防雷的接地需求。可以由设备需求铺设接地网，并在防雷设备下构建接地体即可。扁钢水平连接接地网，通常是在地深0.6m-0.8m位置，它同时和变电站有着相差不多的面积，总的电阻数值正常在0.5Ω-5Ω范围内。如果实测接地电阻高出设计要求，则为了使接地电阻变小添加人工接地体，以此满足设计要求。

结束语

近年来，中国经济发展越来越快，城市化进程加快，对电力资源的使用需求也在增加。电作为人们日常生活中不可或缺的一部分，是日常生活的主要能源，为人们生活在这样一个光明的世界提供动力。人们对供电系统的期望越来越高，要求也越来越严格，这也给我们供电单位带来了很大的压力。供电单位需要不断思考如何满足大多数用户的不同需求。值得注意的是，在110千伏变电站的电气设计过程中，变电站的防雷尤为重要。有必要尽可能提高110千伏变电站的防雷功能，尽量减少雷电天气对110千伏变电站的损害。

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