浅谈西山110 kV 变电站的防雷保护

岳 洋

(西山煤电(集团)发电分公司，山西 太原 030053)

西山煤电集团公司电力网由36 个35 kV 变电站，5 个110 kV 变电站构成。其中，5 个110 kV 站处于电网的枢纽位置，关系着整个西山矿区的用电需求。由于地域问题，各枢纽变电站通常选址在远离居民聚集、地势相对偏高的山岭地区，导致变电站容易受到雷电影响，每年因此而导致线路多次跳闸，影响矿井正常生产和居民的日常生活。

为确保安全降低雷击发生后的停电损失，一般输变电系统的防雷措施主要有:110 kV 及以上输电线路架设避雷线、户外变电站设置避雷针、室内变电站在屋顶安装避雷带、变电站内安装避雷器。有了上述保护措施，变电站内设备受雷击损坏的几率降低。

1 线路侧的防雷

1)110 kV 线路沿线都架设有避雷线，可以有效地将雷电引入大地起到保护作用。

2)降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔时的电位升高，从而提高其耐雷水平和降低雷击跳闸率。

3)选择性地在重雷区线路段、杆塔加装线路避雷器，使雷电就地释放，从而保护线路。

4)雷雨季节加强巡视线路及时处理隐患。

5)通过装设自动重合闸，使得大多数雷击造成的冲击闪络在线路跳闸后能够自行消除。

2 变电站一次侧的防雷

1)雷电直击变电所及线路产生的雷电波是变电站遭受雷害的主要来源。

2)变电站的直击雷保护。为了防止雷直击变电所，一般采用避雷针或避雷线，同时要求所保护物体处于避雷针和避雷线的保护范围之内，且避雷针和避雷线在雷击时不得对被保护物体发生反击。

例如:对西山煤电胡岩刁110 kV 变电站进行保护时，采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了覆盖本站，采用4 支避雷针。被保护变电站占地6 540 m2，4 个角装有4 根避雷针30 m。

3)变电站对入侵波主要采用避雷器保护。

西山煤电集团公司的5 个110 kV 变电站现使用氧化锌避雷器对110 kV 母线进行防雷保护(例如杜儿坪Y10W－102/266、屯兰Y10WZ－100/260 等)。

氧化锌避雷器是目前国际上理想的过电压保护器，它采用氧化锌电阻为主要原件，与传统的碳化硅避雷器相比，改善了电阻片的伏安特性，提高了通流能力，可以做成无间隙避雷器。因此，它带来了电器结构特点的根本变化。当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅是微安级;当遭受过电压时，避雷器优异的非线特性发挥了作用，流过避雷器的电流达数千安培，避雷器处于导通状态释放过电压能量，从而防止了过电压对输变电设备的侵害。

4)变电站进线段的防护。对于西山煤电110 kV全线架设了避雷线的线路，在进线段内应减小保护角，并使进线段线路有较高的耐雷水平。这样可以减少直击雷形成侵入波的概率，削弱侵入波的陡度，降低侵入波的幅值，并限制流入避雷器的雷电流。

5)变压器的防雷。西山煤电110 kV 变电站均采用三绕组变压器。保护变压器首先要在靠近变压器一、二次侧设置站用型避雷器，这样能够预防因雷电的侵入而破坏线路的绝缘功能。同时，避雷器的安装要靠近变压器，并降低线路的长度，主要是为了避免雷电在线路上的过多压力。避雷器的接线要和变压器的金属外壳及低压侧中心点相连接，当雷电使避雷器动作时，作用在一次侧主绝缘上的电压只剩下避雷器的残压，最终避免雷电对变压器的损坏。

3 变电站二次侧的防雷

3.1 雷电侵袭变电站二次设备的路径

1)由站用变传入的远端雷击经由交流母线进入直流屏，进入二次设备。

2)雷电经由外场设备进入交直流母线，分散到各用电设备;雷电经由GPS 接收天线和无线微波，经天馈通道分散到二次设备。

3)雷电可造成电磁感应和地电位反击。

3.2 变电站二次侧防雷采取的主要措施

1)将与电子设备屏柜和装置相连的控制信号电缆、电流、电压回路电缆均采用屏蔽电缆，且金属保护层均应两端接地。各高压柜以及端子箱接地良好，与主控室通过专用接地铜缆相连。

2)天馈通道天线的排布要避免与金属水管等可能放电的管线平行分布，并加装射频信号保护器。

3)在变电站站用系统防雷上在380 V 用电输入端加装一级和二级防雷器。为二次设备提高交流电源的UPS 输出上加装交流二级防雷器。

4)微机保护系统的通信网络RS485、RS422、FDK/CAN 等通信口上加装信号防雷器，防止过电压导致设备集成电路芯片损坏，光纤传输的光缆要接地良好。

5)在电子设备的电源线、信号线I/O 端口上安装相应的电涌保护器(SPD)，从而提高设备端口的抗雷电过电压冲击的能力。

4 避雷器

避雷器在西山煤电110 kV 变电站的防雷保护中起着重要的作用，要求检修人员做好避雷器的日常检查与维护工作。检查避雷器套管表面污秽情况并及时清扫;检查避雷器引下线有无烧伤断股现象及时处理;检查避雷器的瓷套管有无裂纹，破损和放电痕迹，必要时停电处理;雷电后注意检查雷电记录器动作情况，每年在雷雨季节到来之前进行预防性试验。

5 防雷新技术

雷电预警技术:通过卫星、雷达以及一些其他雷电探测器在雷电发生前预报发生雷击的可能性。

雷电定位系统:根据大范围实时遥测雷闪的时间、地点、雷电流幅值、极性与回击次数，供值班调度人员参考雷电动态图，及时掌握雷电活动轨迹。

新型避雷针的使用。西山110 kV 变电站已逐步更换为环形钢管避雷针塔。其防雷原理:雷电流接闪器是一条无感性、低阻抗的金属内导体引下线，把接闪后的雷电电流输送到大地，并使被保护的天线铁塔或建筑物不发生侧击和带电。在大多数的情况下，静电场电缆的冲击小于铁塔阻抗的1/10，避免了建筑物或铁塔带电，消除闪雷，限制入地雷电流强度，使被保护设备减少反击和感应过电压的危害。

避雷器在线监测仪的主要作用是远程监测避雷器的状态，与氧化锌避雷器配套使用，串联在避雷器接地回路中，在控制室直接通过自动监测报警仪观察避雷器泄漏电流大小并超标报警。

6 结束语

西山煤电集团公司现行的微机自动化程度不高，而西山各110 kV 变电站作为西山煤电的主要电网枢纽，很多事故都是由雷电过电压所引起，因此，应引起工作人员的重视并采聚相应的防雷保护。变电站防雷保护是一个综合性课题，需要在各个环节加强管理，积累经验，及时发现隐患，使防雷保护系统可靠，保证变电设备的安全运行。

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