高齐
临沂市阳光热力有限公司 山东省临沂市 276000
摘要：根据以往经验总结发现，线路一旦发生雷击事故就很会对发电机造成严重的损坏，发电机差动保护是发电机的一种非常重要的保护措施，通过这种方式可以快速反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路。本文就线路雷击事故和发电机差动保护动作进行简要论述。
关键词：线路雷击；发电机；差动保护
1雷击事故产生的成因、主要形式及危害
雷击导致的过电压一般称为大气过电压，它是指在电力系统，电力相关的线路、设备及建筑等受到大自然雷击或雷电感应后而产生的。雷击产生的过电压幅值很大，对于10kV配电系统而言，其过电压幅值可高达300~400kV，这样高幅值的冲击电压不仅可以将变压器直接烧毁。也可能击穿电力系统绝缘层，如果雷电波消失后绝缘强度不能迅速恢复，导致电力系统继续形成工频续流，进而引起短路事故。
雷击事故的主要表现形式：一是直接雷击。是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，直接雷击产生的过电压伴随着巨大的雷击电流，通过物体放电入地。其雷击会产生具有极大破坏性的热效应与机械效应，同时，产生电磁脉冲与闪络放电，从而导致人员伤亡、建筑物破坏以及设备毁坏等灾害。二是间接雷击。是指雷电并未直接击中电力设备或建筑，但因直接雷辐射脉冲产生的电磁场效应以及通过导体传导雷电流，导致电力设备和建筑物损坏或人身伤亡。三是雷电波侵入[1]。是指雷电通过架空线或金属管道等导体物质侵入变电所等建筑内，损毁电力设备，危及人身安全。
雷电事故的危害主要有：一是雷电的机械效应。使供电杆塔和电力建筑等产生损坏，并危害人畜。二是雷电的电热效应，其产生的过电压，可以将电气绝缘击穿、绝缘子闪络、线路停电、开关跳闸、导致火灾、危害人身安全。三是雷电热效应，可以致使电力导线烧毁、供配电设备烧毁、严重的甚至导致火灾发生。
2差动保护动作原因
实践证明，线路遭受雷击出现短路故障只是一个暂态过程，在短路电流中含有非常大的非周期分量，会造成发电机机端电流互感器内部的一次电流迅速增加，使互感器电流达到饱和状态，在此情况下传变误差就会迅猛增大以对回路两侧的电流不会出现严重的畸变，从而形成差流，而且会达到动作值，导致发电机出现差动保护跳闸动作[2]。
3防雷措施
3.1疏导型防雷设备措施
疏导式方法的思路是允许架空绝缘线路有一定的雷击闪络概率，但要设法把雷击闪络后产生的工频续流电弧进行疏导，达到保护导线免于电弧烧伤断线的目的。在疏导式防护方法中，需要通过系统计算分析来确定两个关键参数:一是沿配电线路分布的短路电流幅值，短路电流幅值与系统继电保护时间共同决定着防护产品承受工频短路电流热效应能力要求、疏导工频续流电弧运动并耐受工频续流电弧烧灼能力要求；二是线路遭受雷击闪络概率，它决定着防护产品全寿命期间预期的动作次数，即耐受工频续流电弧烧灼次数[3]。因此，疏导型设备一般选择最大短路电流幅值和最大继电保护时间作为技术参数设置条件，同时还应考虑选择最小短路电流幅值(线路末端发生短路故障)。
疏导型防雷设备国内各地区应用比较多，应用比较成熟，使用量最大的是剥线型和穿刺型的放电嵌位防雷绝缘子(防弧金具原理与防雷绝缘子相同，不再单独表述)。穿刺型施工相对简单，但绝缘导线上很多穿刺不到位、大电弧耐受不行，实际应用问题较多；相对比较可靠的是剥线型放电嵌位防雷绝缘子，但施工比穿刺型复杂。值得注意的是，很多防雷技术只考虑直线杆塔，对于耐张杆塔考虑较少。而耐张杆处绝缘导线雷击断线现象却时常发生。
疏导式方法实施简单，成本较低，不能降低线路的雷击跳闸次数，但能提高重合闸成功概率。近几年，市场上出现了一种多腔室间隙新疏导型防雷设备。多腔室间隙也是一种线路防雷保护装置，由多腔室间隙本体和外串联间隙两部分组成，与线路绝缘子(串)并联安装。与并联间隙防雷装置相比，多腔室间隙的最大优点在于具有熄灭系统工频续流电弧能力，雷击造成线路绝缘闪络并建弧后系统不跳闸。但该设备制作工艺及后期维护较复杂，设备本体0．5mm左右的吹弧口极易受环境影响堵塞或灼烧粘连，实际使用可靠性还有待验证。
3.2疏导－阻塞(避雷器)复合防雷措施组合应用
3.2.1直击雷过电压
防雷绝缘子与避雷器配合，使防雷同时具备疏导与阻塞两种手段。在疏导型防雷绝缘子基础上加装避雷器，对于避雷器通流能力承受范围内的小电流的直击雷，与上文分析的类似，避雷器可钳制绝缘子两端的过电压，并且由于避雷器的残压远小于防雷绝缘子的间隙闪络电压，雷电流全部经避雷器入地。因此对于较小电流的直击雷，避雷器可有效钳制绝缘子两端电压，防雷绝缘子的间隙不会击穿，可保证不断线不跳闸。
3.2.2感应雷过电压
线路加装避雷器后，避雷器的雷电残压远低于防雷绝缘子间隙闪络电压，理论上说几乎没有间隙预先闪络可能，因此可认为，避雷器可100%防范感应雷过电压造成的间隙闪络，对于感应雷过电压可百分百不跳闸不断线。
鉴于目前很多区域，疏导型防雷设备已经普及，疏导－阻塞(避雷器)复合防雷方案，主要考虑的是阻塞型－避雷器的配置。如考虑一旦出现避雷器短路损坏造成单相接地故障因素，如前文所述，线路上增添外串联固定间隙避雷器无疑是最优的配置方案。
3.3避雷器防雷措施
由于避雷器动作时可使端电压钳制在远低于绝缘子闪络电压以下，线路每基杆每相绝缘子加装避雷器后，无论杆塔接地电阻如何，绝缘子两端的电压均不会超过避雷器的动作电压，理论上说几乎没有绝缘子闪络可能。故线路上避雷器防雷应用比较多，也比较成熟。但如果不是每基杆每相均安装避雷器，不同接地电阻的防雷效果特性差异还是非常明显。接地电阻大，安装避雷器的本基杆其它相以及临近电杆的绝缘子因对导线上的雷电过电压限制效果较差，继续沿导线传播的雷电过电压波幅值较大，可能仍高于线路绝缘水平，引起临基杆绝缘子闪络；或者本基杆顶部电位抬升较高，过电压可能高于线路绝缘水平，引起本基杆其它相绝缘子反击闪络，避雷器的有效保护范围明显降低[4]。
根据10kV配网普遍使用的避雷器75～150A方波通流容量和65kA大电流冲击耐受的主要技术性能指标，小电流直击雷，避雷器可有效防范。当雷电流较大时，因避雷器吸收能量限制，可能造成避雷器击穿短路甚至爆裂(根据避雷器的失效特征，绝大部分失效均为短路型损坏)，即使避雷器损坏，由于残压大幅降低，也有能力避免绝缘子过电压闪络。
总而言之，我们必须要做好配网线路防雷避雷措施，结合实际情况采取科学合理的防止发电机差动保护区外故障动作较好改进措施，以有效提高保护动作正确性，确保发电机的正常运转。
参考文献
[1]吴中瑶，王宇航，韦忠宇.关于超高压输电线路雷击跳闸典型故障分析[J].中外企业家，2020(17):247.
[2]李国军，曹瀚元.直流微电网电流差动保护研究[J].电子设计工程，2019，27(20):128-132.
[3]江洪.电力变压器继电保护[J].科技创新导报，2019，16(29):72-73.
[4]陆运全.影响线路光纤电流差动保护的若干因素[J].科技风，2019(28):190-191.