张娅蓓
南京金智乾华电力科技发展有限公司 江苏省南京市 211100
摘要：为了避免雷击给变电站运行造成的影响，采用仿真软件对雷击影响下变电站过电压情况进行仿真，并根据仿真结果确定了避雷器配置方案，具体为在110kV进线入口位置、距主变电站侧距离 50 m 以内分别布置一组避雷器。实践表明，该方案可有效避免雷电过电压给变电站的运行带来影响。并且避雷器的配置方案应经济、可靠。
关键词：避雷器 雷击 过电压 模拟仿真
中图分类号：TM863文献标识码：A
引言
变电站是城市电网中的关键，它可以实现变换电压、电能分配以及交换功率等功能，设计人员需要根据电网规划以及变电站的类型对内部设施进行具体的设计，满足供电的需求。其次，在变电站的设计过程中，应该提高土地的利用率，优化变电站总平面布置设计工作，合理的做好线路规划。另外，根据变电站的用途以及所在地区电网规划情况进行接线方式的确定，极力简化安装流程，降低采购施工成本费用。同时，变电站在运行的过程中有着不同的危险隐患，有关人员需对全站电气设备进行定期检修工作，从根本上保障人员以及装置的安全。
1.设计意义与要求
众所周知，变电站雷击事件具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，电流瞬间可达到几万安，对电力系统及周围的建筑物和人员带来重大伤害。近年来，我国变电站雷击事件也非常多，尤其是在雨水比较多的南方的夏天。为了防止变电站雷击事故的发生，我们从线路选取铺设、三相绕组压器的防雷保护、直击雷保护、接地保护等方面来设计,有效确保变电站在雷雨天气里，不会被雷电击毁，可以正常发供电。本文以一座 220KV 变电站的防雷实际布置为例，针对其母线架设、变压器防雷等进行探究分析。220KV 变电站的三相母线的架设高度为 14.5m，110KV 母线的架设高度为10.0m，220kv 母线的门型构架上装设有高h=30m 的避雷针。在两避雷针外侧的配电装置中最高的断路器为6.6m。
2.原因分析
2.1避雷器选型错误
变电站用避雷器是根据站内电气设备的绝缘水平选择的，一般考虑操作过电压、雷电过电压和冲击过电压等因素，要综合考虑这些因素确定避雷器的动作电压和残压。由于出线设备与其它变电设备的耐雷水平相同，变电站出线避雷器的选择原则应与变电站母线避雷相同。当线路遭受雷击过电压、雷击过电压侵入变电站时出线避雷器动作，消除雷击过电压。特别是出线开关因检修、试验或其它原因处于分闸状态时，只有出线间隔避雷器保护出线间隔设备。
2.2高压输电线路接地装置长期处于高电阻值状态
防雷工作的核心并非仅仅是防止受到雷击， 还包括当雷电击中线路时，迅速将之导向大地，目的在于尽可能减少自然雷电对输电线路造成的损害。 如果输配电路中的电阻值较低，电压、电流受到的通行阻力便较低，电压不会在线路中积存过多的时间， 一般不会对线路产生额外影响。 但对近年来野外杆塔雷击事故进行分析发现，因接地引下线受到腐蚀等原因，电阻异常增大，最终在遭受雷击时无法迅速将雷电导入大地的事件并不罕见。 因此，高压输电线路接地装置长期处于高电阻值状态， 这也是导致线路防雷能力较差的主因之一。
3.变电站防雷设计的措施
3.1雷电入侵途径
电能对于我们的当代社会生活各方面发展来讲，是不可或缺的关键能源，保护电能也是社会各行业均能够正常有序运行的实际所需，但是外在天气还是会不可避免地对变电站运行产生较大影响。一旦遭受意外雷击便会在一定程度上对变电站运行安全稳定性产生影响，与目前的变电站运行情况来看，所遭受的雷击通常会造成较大的受损可能性，以及局部线路防护层也会发生意外破损，造成较大的变电站内部转化电压，超出原本承受标准内的电压限制。这样便会不断减小ｎ〇ｋｖ变电站的使用期限。应当采用有关技术手段保护ｉｉｏｋｖ变电站，这样便能够有效避免变电站所受雷击。变电站电力设备直接遭受雷击情况相对较小，一般情况下会沿着电源人侵，譬如避雷器动作就是避雷器增加两倍叠压后，发生的电磁感应耦合低压，运用自动化、微机保护模块所致。
雷电极可能沿通讯网人侵，雷电引发通信设备电路的过电压，一般会在串行通信口直接作用电位差，这是低压电源缺少必要的防雷措施所致。
3.2接闪器
作用是把雷电引向自身，承受直击雷放电。除利用混凝土构件内钢筋外，接闪器应镀锌，焊接处应涂防腐漆。在我国通常使用避雷针作为接闪器，经过几十年的发展，不同场合的避雷针外形也不相同，从实用角度来讲选择直击避雷针就可满足要求。LS 单针避雷针（不锈钢避雷针）采用316或304L不锈钢材质，抗高温及抗氧化性强，保用期超过10年，使用VSSIO最新标准化工艺加工，从力学结构设计、尺寸精度、焊接、抛光、数控钻孔等各个环节都体现了国内顶级工业水平，品质、工艺远超同行业。在所有的避雷针中，单针避雷针的可供选择的型号高度都特别多，有符合防雷要求的6m的避雷针，所以我们选择了一款单针避雷针，这样经济实用也对防雷保护行之有效，因此选择了LS6000型号的单针避雷针。
3.3母线防雷装置选取
为了防止高压雷电波侵入线路、设备等变电所的保护装置。根据电力系统的过压保护要求，应在变电站三绕组里的每组母线上，安装避雷器装置保护母线安全。选择母线防雷设备应满足三个要求：（1）额定电压选择：避雷器的额定电压必须大于或等于安装处的电网的额定电压。（2）按工作环境温度选择：选择工作环境温度在 -40℃至 +40℃之间，适用高寒、高温工作环境设备。（3）电流选择：使用电流能力较强，放电时间相对短，工频续电流较小，可靠性较高，残压低的避雷器。可考虑选用市面上高新技术产品，同时要具有一定的可靠运行记录的新产品。目前市场上应用比较多的高科技产品是硅橡胶金属氧化物避雷器，它的优点：1 良好的电气绝缘性能、防潮、抗老化等性能；2 使用寿命长，试验周期长，运行维护费用低，体积小、重量轻。是目前电网新建工程中使用较多的避雷器之一。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。
3.4防雷保护设计方案
在如今有关ｎ〇ｋｖ变电站的防雷保护设计中，现有设计通常在极易发生雷击所在位置范围内，安装防雷设备或电力导线安装防雷层。面对直击雷情况，可以运用避雷线、避雷针、避雷网以及避雷器等，设计防雷接地装置快速成功实现雷电流接地。需要实现变电站系统与公共系统之间的有效接地单点连接。此种接地形式可以有效避免雷击所造成的仪表功能损害。同时在实现等电位接地过程中，还应当进一步重视现场施工标准，系统化接地范围应当保持于２０ｍ以上，引下线的整体电缆距离则应当在２ｍ以上。也可全面勘测现场环境情况，之后在雷击频率较高的位置安装ＳＰＤ设备，从而实现对电流的分流处理，有效避免雷击灾害。对于整体的变电站防雷设计则需要将避雷针安装所需位置上，从而对变电站所受雷电干扰情况的发生率有效控制。构建屏蔽体，从而有效避免出现雷击情况中的电磁脉波，干扰现场仪表的系统功能。对于不同的雷电破坏类情况的出现，确保整体选择的合理性。在变电站电路系统控制中，构建屏蔽体能够有效控制且阻断电磁脉波，防止出现ＤＣＳ受雷击的干扰情况，加大对其的保护力度。也可对于变电站的内部设施设备，譬如计算机主机、载波机、ＲＴＵ等设备，可以运用建筑物屏蔽措施，对保护对象采用金属网管、金属网泊壳成功包围，从而实现保护目的。还可以运用恰当布线，对于产生的电磁脉冲干扰情况有效预防。
结束语
综上所述，110kV 变电站是电力系统中的重要组成部分，在变电站中包括配电装置、变压器以及保护装置等设备，运行管理的要点主要是围绕设备、线路、绝缘等方面进行维护，有关人员应该认识到在运行管理中存在的问题，同时加强安全防范工作，完善现有的运行管理制度，引进先进的运行管理技术，从多个方向上对变电站的正常运行进行保障，从而提高电能传输的效率和质量。
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