浅析35kV变电站主设备的防雷保护

秦建峰

（禹州市电力工业公司，许昌 禹州 461670）

变电站的安全稳定运行，对电力系统的安全和稳定具有重要意义。变电站一旦发生雷击故障会酿成大面积停电，将给社会带来严重负面影响，影响电力企业在公众中的形象。其次，变电设备的内绝缘水平相对于线路绝缘往往比较低，而且一旦因雷电过电压而发生击穿，往往不具备自恢复功能，后果十分严重。总之，变电站设备的防雷十分重要而且要求更加严格、措施更加严密、可靠。

1 变电站遭受雷击的主要原因

电力系统在正常运行时，电气设备的绝缘处于电网的额定电压作用之下，但是由于雷击过电压的原因，供配电系统中某些部分的电压会大大超过正常状况下的数值，通常情况下变电站雷击有几种情况：一是雷直击于变电站的设备上；二是架空线路的雷电咸应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站；三是通讯线路遭雷击侵入变电站电脑系统。其具体表现形式如下：

（1）直雷击过电压。雷击直接击中电力装置时，形成强大的雷电流和较高电压，将产生有破坏的热效应和机械效应，将设备损坏。（2）感应过电压。当雷击在架空导线上方，由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异线束缚电，在雷云对大地放电时，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过电压形成的雷电波沿线路（通讯线）侵入变电站，是导致变电站雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电站设备绝缘损坏，并引发事故。

2 变电站防雷的原则

针对变电站的特点，其总的防雷原则有三个方面：

（1）将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散（外部保护）。（2）阻塞沿电源线或通讯线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）。（3）限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。

具体分析为：

（1）外部防雷和内部防雷。避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护设备、建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。（2）防雷等电位连接。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线，信号线，金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位连接，并最后与主等电位体相连。

3 变电站防雷的具体措施

3.1 变电站进线段的防雷保护

变电站的进线不外乎两种情况：一是架空进线，二是电力电缆进线。

架空进线段的保护，就是指在靠近变电站1～2Km的一段线路上采取加强防雷保护措施。变电站进线段保护的作用，就在于限制流经避雷器的雷电流幅值和侵入波陡度。对于全线无避雷线的线路，在靠近变电站1～2Km的一段进线上必须架设避雷线，保护角为20°左右。对于全线有避雷线的线路，我们把变电站附近2Km长的一段线路列为进线保护段，在这2Km的进线段内，避雷线的保护角应适当减小。由于采取了进线段保护措施，在进线段内落雷的机会非常少。而进线段以外的落雷，在侵入变电站的过程中其幅值和陡度都将受到限制。

电力电缆进线的保护，就是指在电力电缆进线侧和电力电缆出线侧加装相应电压等级的避雷器，一方面保护操作过电压，另一发面保护因雷电造成的过电压。

3.2 变电站母线段的防雷保护

变电站母线是汇集和分配电能的通路设备，他的主要作用是汇集、分配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时，承受着很大的发热和电动力效应，因此，必须合理加装与之匹配的避雷器进行防雷保护，以满足安全经济运行的要求。变电站的每组母线上，都应装设相应电压等级的阀式避雷器或金属氧化物避雷器。所有避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网相连，同时应在其附近装设集中接地装置。并且，所有的被保护设备均应在避雷器的保护范围内，与避雷器之间的距离应满足最大距离的要求。母线避雷器安装如图1所示。

图1

3.3 三绕组变压器的防雷保护

当三绕组变压器的高压侧或中压侧有雷电过电压来袭时，通过绕组间的静电耦合和电磁耦合，其低压侧绕组上也会出现一定的过电压，最不利的情况是低压绕组开路状态这时静电分量可能很大而危及绝缘，考虑到这一分量使低压绕组三相导线电位同时升高所以，只要在任一低压绕组加装一只该电压等级避雷器即可。中压绕组也有开路可能，但其绝缘水平较高，一般不需要加装避雷器来保护。

3.4 变压器中性点保护

变压器中性点绝缘一般有两种情况，一是全绝缘、二是分级绝缘。当中性点为全绝缘时，一般不需要采取专门保护，但在变电站只有一台变压器且只有一路进线情况下仍需在中性点加装一组与绕组首段同样电压等级的避雷器，这是因为在三相同时进波的情况下，中性点最大电压可达绕组首端电压的两倍。

当中性点为分级绝缘时，则必须选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。 变压器中性点避雷器接线如图2所示。

图2

结语

总之，变电站的防雷保护，在电力生产和设备安全方面有着举足轻重的作用，只有合理选择设备与之匹配的技术参数，才能使电力设备的安全运行打下良好的基础，电力企业的安全发展才能创造一个良好的长周期的安全局面。

[1]郭景，白伟光.35kV变电站进线段防雷保护设计[J].农村电气化，2012.