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多雷区输电线路及变电站防雷保护齐子丹

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：齐子丹

[导读] 摘要：当前，随着我国社会经济的不断发展，，电力能源已经成为最重要的资源之一，变电站的应用也越来越广泛。

        河南崤函电力供应有限责任公司河南省三门峡义马市 472300
        摘要：当前，随着我国社会经济的不断发展，，电力能源已经成为最重要的资源之一，变电站的应用也越来越广泛。为了满足日益增长的用电用户需求，变电站的使用环境更加复杂多样，这就导致其在实际应用中出现很多问题，无法保证供电系统的平稳正常运行。为此，要加强对变电站的电气主接线设计，并格外重视对变电站的防雷保护。同时，输电线路由于雷击而造成的跳闸现象也在逐渐的增加，这种现象对线路设备的安全运行造成了非常严重的影响。高架输电线路上的相关雷击问题一直属于安全供电的一个难点。基于此，本文主要对多雷区输电线路及变电站防雷保护做具体论述。
        关键词：多雷区；输电线路；变电站；防雷保护
        引言
        近些年，雷击引起的线路跳闸的次数越来越多，这不仅导致供电设备不能正常运行，还危害到了供电的可靠性。架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全输电的一个难题，为减少线路的雷击跳闸故障，相关工作人员也必须采取相关措施，从而保证供电线路的正常运行。
        1雷击对输配线路的影响
        输配电线路一般采用杆塔架空搭建，大多架设在如深山、丘陵等恶劣的环境之中，当线路正常运行时，遇到有雷雨天气的情况，可能会受到雷电波的干扰。正常情况下，架空线上都会设置避雷线，雷击导线的概率很低，但如果线路杆塔被直击雷击中，可能会导致线路跳闸故障，甚至会导致输电中断。其中雷击输电线路后，主要影响输电线路的物理状况和输电线路运行的安全性。当线路被雷电击中后，由于电磁效应，机械效应和热效应的作用，被击中的线缆附近材料的性能会发生改变，将对线路的运行带来隐患；严重的，会导致输电线路断线故障和线路短路，甚至会击穿线路的绝缘保护，造成电气火灾事故。输配电线路的安全稳定运行状态会被雷电产生的电磁场影响，线路被雷击后常以雷电波方式侵入，直击雷会通过输配电线路或者金属对雷电进行传导，侵入室内，损坏设备甚至危害人身安全；而感应雷，产生静电感应和电磁感应，进一步输电线缆上产生过感应电压和电流，影响到线路的绝缘线，进而影响整个系统的安全稳定性。
        2多雷区输电线路及变电站防雷保护
        2.1避雷针的保护原则
        多雷区输电线路及变电站防雷保护之一是避雷针的保护原则。避雷针的装设原则及其接地装置的要求：（1）独立避雷针最好设置独立的接地装置。变电站的避雷针装置一般放在变电站的架构上，这样能够有效防止雷电直击对变电站的损害，装在架构上的避雷针应直接连接接地网，接地装置应集中装设在避雷针附近。装有避雷针的架构也有特殊要求，即接地部分的距离最好保持在高于绝缘子串的长度，但在空气污秽的地方，该距离可适当调整。（2）避雷针与主接地网的地下连接点到变电器接地线与接地网的地下连接点，其连接长度不宜小于15cm。因为变压器的门型架构与变压器距离较近，很难达到不小于15cm的要求，因此该架框上不应装置避雷针等设备。
        2.2降低接地电阻防雷
        多雷区输电线路及变电站防雷保护之二是降低接地电阻防雷。降低接地电阻是对输配电线路杆塔非常有效的一种防雷方式，能够以非常有效的方式降低杆塔顶部的电位。当雷直击杆塔时，不会因为杆塔塔顶电位太高造成输配电线路的绝缘子被击穿而引起过电压跳闸故障。因此线路的接地电阻的大小间接反映了输配电线路的防雷能力。一般降低接地电阻的方法有三种：采用降阻剂、采用爆破接地技术和增大接地面积，其中降阻剂虽然呈偏碱性能够很好的保护接地体，但是还是会一定程度上腐蚀接地电阻，因此只能适用于短时间使用。想要长期降低接地电阻，现在常使用后两种方法。

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采用爆破接地技术进行防雷，主要是改良土壤，向爆破后的土壤里加入降电阻率材料，从而降低接地土壤的电阻率达到降低接地电阻的效果，提高防雷能力。而增加接地面积是最常用的降低接地电阻的措施，接地面积越大而接地电阻就越小，但是接地面积越大，所采用的接地材料也越多，因此耗财也更多，但是这种措施能够满足长期使用，后期维护也更容易。
        2.3采用绝缘避雷线防雷
        多雷区输电线路及变电站防雷保护之三是采用绝缘避雷线防雷。安装避雷线是防雷措施中对抗雷击的直接有效的一种措施，因为避雷线一般直接接地，能够有效保护输配电线路不被雷直击中，除此之外还能够有效降低雷击产生的过电压，就算是被雷直击中也不用担心雷击产生的过电压会造成跳闸故障。避雷线与输配电线路还具有耦合作用，因此还能够增大耦合系数确保输配电线路的耦合作用，达到防雷效果。除常见的避雷线防雷措施，还有种避雷线通过绝缘子串再与输配电线路相连接，达到避雷线绝缘，从而更加有效的保障了输配电线路的正常运行。一般情况下，普通避雷线到三相导线的距离是不一样的，因此产生的互感也就不一样，若避雷线直接接地，互感产生的电流就会直接进入大地造成电能损耗；若将避雷线通过绝缘子串与大地保持一种相对的绝缘状态，此时就不会产生感应电流，也就不会产生能耗或能耗较小。
        2.4电源线防雷
        多雷区输电线路及变电站防雷保护之四是电源线防雷。对于矿井变电站室外线来说，当其因雷击发生过电压时，避雷器等装置虽能进行一定的电压泄流，但残余电压仍然较高。一旦残余的电压通过变电站母线进入站内二次侧，便会对各设备电源模块等造成损坏。这就要求针对二次侧电源开展三级防雷保护。其中，第一级保护指针对电压输出端进行保护，这是因为输出端电线通常不配置屏蔽装置，使用中极易产生雷击感应电流，应当配设三相电源防雷箱，以便将雷电流泄入大地；第二级保护针对电压输入侧及相应各母线进行保护，需在这些位置安装电源防雷设备，以最大程度消除侵入电压对电源运行的影响；第三级保护针对站内监控设备及计算机等实施保护，需在这些设备的输入端配设单相交流防雷装置。此外，变电站内控制系统及通讯系统多使用低压直流电，这些直流电多是经由直流屏且使用专用电缆引入的，其使用中发生感应雷击的可能性较大，也需进行有针对性的防雷保护。
        2.5变电站GPR安全限值的确定
        多雷区输电线路及变电站防雷保护之五是变电站GPR安全限值的确定。在高阻地区的变电站往往盲目采取降阻措施来降低GPR和接地电阻，造成投资加大，甚至在采取大量降阻措施后接地性能仍不能满足规范要求，因此文本首先确定了该站的GPR安全限值，以便后续合理选择降阻措施，降低投资成本。根据GB/T50065－2011规范规定，发生故障时接地网GPR超过2kV时需符合以下要求：1）当接地网GPR升高时，考虑短路电流非周期分量的影响，变电站内低压侧避雷器不应动作；2）满足二次设备及二次电缆的工频耐受要求；3）设计时应采取均压措施并校验接触电压和跨步电压是否符合人身安全要求。
        结语
        总而言之，关于输配电线路的防雷措施探讨，可以了解到防雷措施的重要性，好的防雷措施能够有效的保障输配电线路的安全稳定运行，同时也保障了电力用户用电的稳定性和安全性，在一定程度上能够有效减少雷电带来的电力损耗。随着电网的规模不断扩大，国家对安全防雷措施越来越重视，因此如何安全防雷成为了国内重要的研究课题。
        参考文献：
        ［1］马威．架空线路故障原因与防雷措施探究［J］．西部探矿工程，2020，32（4）：113115．
        ［2］康渭铧，邓远宁，莫修权．架空输电线路雷击跳闸故障及防范措施［J］．电子元器件与信息技术，2020，4（1）：116117．
        ［3］王金海．配电线路运行检修技术及防雷对策［J］．科技风，2020（6）：188．