探讨电力系统中的防雷技术

符传进

摘要：因为雷电对于电力系统具有较强的破坏作用,应当引起重视。所以笔者结合多年来防雷检测工作的实践经验，在此对电力系统中的防雷技术进行了一些探讨。

关键词：电力系统防雷技术探讨

Abstract: because the lightning in a power system has strong damage, more attention should be. So the author with many years experience in the practice of lightning protection test, in which the lightning protection technology of power system are analyzed.

Key words: electric power system lightning protection technology is discussed

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号

0 引言

雷电是普遍存在的自然现象。对于电力系统而言，雷击不仅会产生如击穿、损坏线路或设备等可以直观观察到的损坏之外，其涌流还可能进入系统的二次设备，从而引起保护装置误动等诸多可能潜在的恶性事故，给电力系统的安全、稳定运行带来巨大的威胁。而电力系统不能安全可靠运行所带来的间接损失可能远远超出设备本身的价值，造成的损失是难以估量。

1 电力系统防雷技术

1.1 变电所、配电所、设备接地网、架空线路、电缆线路应采取防止直接雷击和雷电感应过电压保护措施。

1.2 220kV及以上变电所、开闭所、分区所和自耦变压器所的室外配电装置（包括母线廊道）采用避雷针或避雷线防护应满足以下要求：

1.21 避雷针不宜安装在220kV 变压器屋顶、配电装置架构上和变压器的门型架构上，可安装在采用钢结构或钢筋混凝土结构等由屏蔽作用的建筑物的附属变电所的上述位置。

1.22 110kV及以上的送变电装置，可将避雷针装在送变电装置的架构上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜安装独立避雷针。35kV 及110kV 配电装置，避雷针可安装送变电装置的架构上，但土壤电阻率大于500Ω·m时，宜装设独立避雷针。

1.23 装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于非污染地区标准绝缘子串的长度。但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。

1.24 强雷区的电力主控设备和高压送变电装置，宜设独立避雷针。

1.25 220kV、110kV，35kV 室外送变电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m时，避雷线应架设到线路终端杆塔位置，从线路终端杆到送变电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端塔上装设避雷针。

1.26 变电所、开闭所、分区所和自耦变压器所，宜采用避雷针防护。

1.3 电力区段的防雷

1.31 经常发生雷害地段的220kV~110kV 及以下线路可架设空地线。杆塔上架空地线对边导线的保护角，宜采用20℃ ~30℃。杆塔上两根架空地线的距离，不应超过导线与架空地线间垂直距离的5倍。档距中央导线与架空地线间的距离，应符合防止雷击档距中央反击导线的要求。

1.32 除少雷地区外，对110~35kV 钢筋混凝土电杆铁横担线路，应提高绝缘子的绝缘爬距等级，并应以较短时间切除故障；绝缘导线铁横担线路，可不提高绝缘子爬距等级。

1.33 110kV、35kV 及以上架空线路中电缆长度大于50m时应在两端设避雷器，小于50m 时，可在任一端装设。其接地端与电缆金属外皮连接。

1.34 110~35kV 及以上架空、电缆闭塞及贯通回路应设一次重合痼装置。

1.35 110~35kV 柱上断路器、负荷开关、电容器，应在电源侧装设避雷保护，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接。

1.36 同级电压电力线路相互交叉或与较低电压线路或弱电线路交叉时，交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔均应接地。

1.4 变电所、送变所防雷设计

1.41 110kV~35kV 及以上变电所应在架空进线段1~2km内装设架空地线。当采用电缆引入时应在电缆与架空线连接处设避雷器。

1.42 110kV~35kV 送变电所的每段母线上和每路架空进、出线上，都应装设避雷器。当采用电缆引入（出）应在电缆与架空连接出装设避雷器。

1.5杆架式或落地式送变电台防雷设计

1.51 220kV 或110kV 送电变压器，进线段可不架设架空地线，其高、低压侧均应装设避雷器保护。

1.52 35kV 送电变压器，应在高压侧装设一组避雷器保护。多雷区亦在低压侧亦装设一组避雷器保护。强雷区和对供电的送电变压器低压侧应装设一组避雷器保护。

1.53 避雷器应靠近变压器装设，其接地线应变压器低压侧中性点及金属外壳连在一起接地。

1.6 供电线路防雷设计

1.61 35kV 交流送变电线路和分支线路应采用TN-S系统的接地型式。

1.62 进出建筑物的电源线路应采用电缆线路埋地敷设引入控制设备机房。当采用架空线路转换为电缆埋地引入时，其电缆长度就不小于25m。

1.63 低压送变电线路的始端，应在电力总送变控制内装设第一级电源保护器防护，可将防雷件装在低压断路器后的相线上。

2 举例陈述

等电位的完成是靠等电位连接来实现的。在做等电位连接时，如方法不当，则有可能导致雷电防护的失败。图1 所示即为典型的等电位错误连接示意图。（图1）

图1 中，a 点和b 点之间，c 点和d 点之间，e 点和f 点之间均通过导线连接均压等电位铜带，则Ub=Ud=Uf。由于 Icd=0，Ief=0，则Uc=Ud，Ue=Uf。现场的防雷器件安装在柜中，ab 之间线长度大约1m，防雷器件在8/20μs 雷电电磁脉冲感应过电压的额定通过容量为100kA。假设发生雷击时防雷器件全部将雷电吸收，时雷电高压转变成电流形式入地，电流也假设额定通过容量100kA，则ab 线路上的电位差为：

Uab=Iab×Rab+Lab×dI/dt=1m×1μH×40kA/8μs=100kV（假设每米电缆线长度电感1μH，Rab=0），即Uab 电位差可以到达50~100kV，由于Ub=Ud=Uf，此时Uab 电位全部递给控制电源和计算机设备，就会造成机房损坏。

图2 所示为另一例典型的等电位错误连接示意图。电源防雷器件并联在配电柜电源进线与地排上，其中a 到b 和c 到d是防雷器件的安装连线。防雷器件在8/20μs 雷电电磁脉冲感应雷电压的额定通过容量为40kA，且此时的最大残余电压为1400kV，a 到b 总长为0.5m。发生雷击时，假设电流为额定通过容量100kA，则ab 线路上的电位差为：

Uab=Iad×Rad＋Uc＋Lad×dI/dt=140kV+0.5m×1μh×40kA/8μs=390kV（假设每米电力线长度电感为1μs（图2）

H，Ra b=0，Uc 为防雷器件的残余电压1 400kV）即Uad

电位差可以到达3 900kV，且全部传递给计算机控制设备，造成机房设备损坏。

（图3）

图3 为正确的等电位连接方式示意图。将a 点和b 点重合，使之成为防雷器件火线（或零线）接点，将c 点和d 点重合，使之成为防雷器件地线接点，那么，不论雷击大小，在防雷器件线长上下会产生电位毁控制设备。这是最理想的等电位防雷保护系统安装方法。

如果改变一下接线方式，实施绝对的等电位连接，也可以有效避免雷电防护失败。将a 点作为一个基础接地点。从a点水平接到c 点和e 点（设备外壳接点），再从a 点竖直接到b点（接大地），那么，不论雷击大小，在ab 线上产生的电位不能影响到后续的计算机控制设备。

3 结束语

综上所述,只要我们采取合理的防护措施,就能尽量减少雷电造成的危害,保证电力系统的长期安全稳定运行,让电力更好地为人类服务。

参考文献

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