变电站防雷措施的探究

王胜国

(武汉联动设计股份有限公司  湖北武汉  430073)

摘要:  雷电是一种壮观的自然现象。由于雷电电压很高、雷电流甚大,所以它对于变电站等电力、电气设施具有极强的破坏性。而变电站是生产和输送电能的重要环节,在我国的工农业生产和日常生活用电等方面占有重要的地位。因此,对于电站需要进行防雷保护。,分析了雷电的形成危害和雷击所造成的严重后果,针对变电所和发电厂的具体情况和特点,提出了相应的防雷保护措和方法。

关键词:  发电厂;变电站;防雷;措施

1.大气过电压的形式及其危害性

1.1大气过电压的形式

1.1.1直击雷

线路或设备直接受到雷击,对电气设备危害极大。架空线路遭雷击,不仅危害线路本身,而且雷电还会沿导线传播到发电厂、变电所、配电所,从而危害发电厂、变电所、配电所的正常运行,严重时还会引起火灾、房屋倒塌或损坏电气设备。

1.1.2感应雷

雷云向其他地方放电之后。云与大地之间的电场消失了,但聚集在建筑物、构筑物顶部或线路上的电荷并不能立刻散去,而是向地面流散或向线路两端流动,此时建筑物、构筑物的顶部或线路对地面有很高的电位,形成感应过电压。它往往会造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电,引起火灾、爆炸,危及人身安全或对供电系统造成危害。

1.1.3行波

当雷击架空输电线路或在输电线上发生感应雷时,雷电流以电磁形式沿架空输电线路侵入发电厂,击坏电器设备。由于过电压行波侵入,而造成的雷害事故几乎占整个雷害事故的一半左右。

1.2雷电的主要危害

1.2.1雷电放电时产生高温损坏设备

带电雷云对地面物体发生放电时,雷电流可达几十千安,甚至几百千安。如此大的电流即使持续的时间非常短,也能在通道上产生大量的热,其温度最高可达几万度。显然,这样强烈的弧光若与易燃、易爆物质相接触,必然会引起燃烧、爆炸或造成火灾。如果厂房的屋顶是可燃的,雷击时就可能引起火灾。

1.2.2雷电放电时产生强烈的机械效应造成厂房或设备损坏

当雷电流通过木材内部的纤维缝隙或砖结构的缝隙时,由于产生很高的温度,会使附近空气激烈膨胀,水分及其他物质迅速分解为气体而呈现极大的机械力;再加上静电排斥力的作用,将对地面结构造成严重的劈裂,甚至使木柱变为碎屑。当雷击在没有避雷针的砖制烟囱上时,破坏力尤为严重。据统计,有许多钢筋混凝土结构的烟囱在遭受雷击时曾被打坏过。

1.2.3雷电放电时静电感应和电磁感应的作用对厂房和设备造成破坏由于静电感应产生的电压可以击穿数十厘米的空气间隙,这对于装有易燃、易爆物质的仓库来说,无疑是很危险的。此外,由于静电感应的作用,建筑物的金属物体之间也可能产生火花放电。

1.2.4雷电放电时会造成人员伤亡

当雷击大树时,人在树下避雨有可能遭到雷击。当雷击避雷器时由于雷电流向四周发散,若有人在附近地面走动,也可能由于跨步电压的作用而造成伤亡。

2.变电站的防雷保护措施

2.1装设避雷针保护整个变电站建筑物以免直接雷击

避雷针可以防护直击雷。避雷针可以单独立杆,也可以利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔;但变压器的门型构架不能用来装设避雷针,以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。

2.2装设架空避雷线及其他避雷装置作为变电站进出线段的防雷保护这主要是用来保护主变压器,以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此,要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。

35KV电力线路,一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防直击雷,但为防止变电所附近线路上受到雷击时雷电沿线路侵人变电所破坏设备,需在变电所进出线1-2km段内装设架空避雷线作为保护,使该段线路免遭直接雷击。

为使上项保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制,一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器,其接地电阻≤10欧。

对于电压35KV、容量3200KVA以下的一般负荷变电所,可采用简化的进出线段保护接线方式。

2.3装设阀型避雷器对沿线路侵入变电站的雷电波进行防护

变电所的进出线段虽已采取防雷措施,且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减,但沿线路传人变电所内的部分,其过电压对内设备仍有定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上,还应装设一组阀型避雷器进行保护。

6-10KV变电所中,阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离般不应大于5m。为使任何运行条件下,变电所内的变压器都能够得到保护,当采用分段母线时,其每段母线上都应装设阀型避雷器。

2.4低压侧装设避雷器

主要用在多雷区,以防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点不接地时,其中性点可装设型避雷器或金属氧化物避雷器,保护间隙。