论文部分内容阅读
[摘 要]变电站是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是联系发电厂与电力用户的纽带，担负着电压变换和电能分配的重要任务，对于防电击有很高的要求。一旦发生了电击，变电站的电气设备可能受到干扰和损坏，因此变电站的防电接地技术尤其重要，因此本文对变电站防电保护措施进行了论述。
[关键词]变电站；防雷；接地装置
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0060-01
变电站的作用是改变电压，在电力系统中起着很重要的作用， 不幸遭遇雷击，极有可能对电器设备造成严重的损坏，以至于正常的运行受到影响而导致大面积的停电，现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施， 变电站的设备遭雷击损坏的概率较小，变电站的防雷措施得以进一步完善，基本能够确保电力系统运行的正常。
一、防雷的意义
变电站的防雷和接地问题既非常的复杂又至关重要不可或缺，它的好与坏直接对电气系统的设备和人身的安全造成严重的后果。特别是如今随着电力系统的日益发展，电网规模的逐渐扩大， 接地短路电流被要求的越来越大。 各式各样的微机监控设备的不断普及和应用，同样对防雷接地的要求逐渐增高。以前由于接地装置的一些问题从而引发了主设备的损坏， 變电站一度停止运行带来了巨大的损失和严重的问题，给电网的稳定运行造成了很大的麻烦，因此变电站的防雷接地措施必须要高度的重视起来。变电站的接地系统是保护电力系统的正常运行，保障设备及人身安全的措施之一。
电力系统的安全运行有两方面的要求，一方面是要保证设备及人身的安全，另一方面是要保证电力系统的正常运行。这些都与接地装置的设计是分不开的。在以往电力的规程中，在跨步电压满足的前提下，发电厂、变电站的接地电阻应小于0.5欧姆的标准。然而在新的电力规程《交流电气装置的接地》中，对接地电阻有了更高的要求； 另一方面，在电力系统的规模逐渐扩大的同时，而短路电流却随之增加，这也对接地设计的难度大大加高了。 在高土壤电阻率区，这一问题尤为突出，因此对降低接地的电阻必须采用各种措施。
二、 变电站遭受雷击的主要原因
供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电所雷击有两种情况：一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路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所。其具体表现形式如下：
1、直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，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。
2、感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。
因此，架空线路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所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。
三、 变电站防雷的具体措施
变电站遭受的雷击是下行雷，主要雷直击在变电站的电气设备上或架空线路的感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，避免直击雷和雷电波对变电站进线及变压器产生破坏就成为变电站雷电防护的关键。
1、变电站装设避雷针对直击雷进行防护
架设避雷针是变电站防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电站装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内。此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35 kV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于五米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电站，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于十五米。因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。
2、变电站对侵入波的防护
变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要有用来保护中等及大容量变电站的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。
3、变压器的防护
变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
装设避雷器时，要尽量接近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。
变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器，用来保护变压器和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置。
4、变电站的防雷接地
变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。
小变电站用独立避雷针，大变电大多在独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径不得小于五米。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离必须大于三米，变电站电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网，水平接地极采用扁钢50mm×5mm，垂直接地极采用角钢50mm×5mm，垂直接地极间距5m～6m，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。
大变电站安装在架构上的避雷针，与主接地网应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器的接地线主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，同时变压器门形架构上不得装避雷针。
5、变电站防雷感应
随着电力技术的发展，变电站均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。
采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接。
总结：如今电力系统的不断发展，以及雷击事故的发生，对防电接地技术提出了更高的要求，变电站的防雷措施应给予更多的关注，如不能对其有较好的防范措施，一但发生事故就会造成严重的后果，以上就是对变电站的防雷技术的简单论述，以期为实际运用防雷接地技术有所帮助。
参考文献
[1] 万宏伟.变电站的防雷措施[J].农村电工，2010，（02）.
[2] 夏蕾，刘亚伟. 对变电站防雷保护的几点认识[J]. 科技创新导报，2010，（04） .
[3] 陶克非.变电站的防雷接地技术[J].电工技术，2004，（01）.
[4] 吴承俊.变电站的防雷与接地[J].价值工程，2010，（13）.
[5] 张荣.变电站防雷技术概论[J].知识经济，2011，（05）.中国新技术新产品，2010，（18）.
[关键词]变电站；防雷；接地装置
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0060-01
变电站的作用是改变电压，在电力系统中起着很重要的作用， 不幸遭遇雷击，极有可能对电器设备造成严重的损坏，以至于正常的运行受到影响而导致大面积的停电，现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施， 变电站的设备遭雷击损坏的概率较小，变电站的防雷措施得以进一步完善，基本能够确保电力系统运行的正常。
一、防雷的意义
变电站的防雷和接地问题既非常的复杂又至关重要不可或缺，它的好与坏直接对电气系统的设备和人身的安全造成严重的后果。特别是如今随着电力系统的日益发展，电网规模的逐渐扩大， 接地短路电流被要求的越来越大。 各式各样的微机监控设备的不断普及和应用，同样对防雷接地的要求逐渐增高。以前由于接地装置的一些问题从而引发了主设备的损坏， 變电站一度停止运行带来了巨大的损失和严重的问题，给电网的稳定运行造成了很大的麻烦，因此变电站的防雷接地措施必须要高度的重视起来。变电站的接地系统是保护电力系统的正常运行，保障设备及人身安全的措施之一。
电力系统的安全运行有两方面的要求，一方面是要保证设备及人身的安全，另一方面是要保证电力系统的正常运行。这些都与接地装置的设计是分不开的。在以往电力的规程中，在跨步电压满足的前提下，发电厂、变电站的接地电阻应小于0.5欧姆的标准。然而在新的电力规程《交流电气装置的接地》中，对接地电阻有了更高的要求； 另一方面，在电力系统的规模逐渐扩大的同时，而短路电流却随之增加，这也对接地设计的难度大大加高了。 在高土壤电阻率区，这一问题尤为突出，因此对降低接地的电阻必须采用各种措施。
二、 变电站遭受雷击的主要原因
供电系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值，通常情况下变电所雷击有两种情况：一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路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所。其具体表现形式如下：
1、直击雷过电压。雷云直接击中电力装置时，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。
2、感应过电压。当雷云在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放，形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会对电力网络造成危害。
因此，架空线路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所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。
三、 变电站防雷的具体措施
变电站遭受的雷击是下行雷，主要雷直击在变电站的电气设备上或架空线路的感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，避免直击雷和雷电波对变电站进线及变压器产生破坏就成为变电站雷电防护的关键。
1、变电站装设避雷针对直击雷进行防护
架设避雷针是变电站防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电站装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内。此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35 kV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于五米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电站，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于十五米。因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。
2、变电站对侵入波的防护
变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要有用来保护中等及大容量变电站的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。
3、变压器的防护
变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
装设避雷器时，要尽量接近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。
变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器，用来保护变压器和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置。
4、变电站的防雷接地
变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。
小变电站用独立避雷针，大变电大多在独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径不得小于五米。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离必须大于三米，变电站电气装置的接地装置采用水平接地极为主的人工接地网，水平接地极采用扁钢50mm×5mm，垂直接地极采用角钢50mm×5mm，垂直接地极间距5m～6m，主接地网接地装置电阻不大于4Ω，主接地网埋于冻土层1m以下。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。
大变电站安装在架构上的避雷针，与主接地网应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器的接地线主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，同时变压器门形架构上不得装避雷针。
5、变电站防雷感应
随着电力技术的发展，变电站均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小。但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。
采取防雷感应保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接。
总结：如今电力系统的不断发展，以及雷击事故的发生，对防电接地技术提出了更高的要求，变电站的防雷措施应给予更多的关注，如不能对其有较好的防范措施，一但发生事故就会造成严重的后果，以上就是对变电站的防雷技术的简单论述，以期为实际运用防雷接地技术有所帮助。
参考文献
[1] 万宏伟.变电站的防雷措施[J].农村电工，2010，（02）.
[2] 夏蕾，刘亚伟. 对变电站防雷保护的几点认识[J]. 科技创新导报，2010，（04） .
[3] 陶克非.变电站的防雷接地技术[J].电工技术，2004，（01）.
[4] 吴承俊.变电站的防雷与接地[J].价值工程，2010，（13）.
[5] 张荣.变电站防雷技术概论[J].知识经济，2011，（05）.中国新技术新产品，2010，（18）.