变电站雷击事故及雷电防护措施分析

徐建宁,罗 伟,龙振兴

（广西壮族自治区防雷中心, 南宁 530022）

雷电现象在我国的出现相当频繁，雷电灾害所造成的社会经济损失及影响非常的大，雷电现象，向来也都是影响电力系统是否安全以及相关设备是否可以稳定持续运行的一个重要因素，所以对于那些位于雷电现象频繁发生的地理位置内的电力设备来说，雷电的防护措施就显得至关重要。

1 变电站雷击事故分析

广西某县供电局拥有35kV和110kV两种类型的变电站，而这些变电站都处于户外较为空旷的地理位置，所采用的雷电防护措施多以独立接闪杆、铁塔和浪涌保护器为主，而对于变电站的户外照明方面则主要采用探照灯。2006年7月雷电直接击中了其中一座35kV变电站里用于接闪的铁塔，导致变电站中众多自动化设备装置的电源板遭受了严重损坏。该事故是广西有史以来最为严重的一次由自然灾害所造成的变电站事故，它使整个变电站处于了无保护的状态下运行。

为了明确此次雷击事故的原因，做好防护措施，对变电站的雷击事故进行调查，发现用于照明的大多数探照灯都安装在用于独立接闪的铁塔上。可以分析得到，雷电直接接闪于铁塔，极大的雷电流在通过铁塔泄入大地的过程中，会在安装在铁塔上的探照灯电源线上产生非常高的感应过电压，进而通过电源线进入室内，而变电站里各种通过电源线路相连通的众多自动化的设备装置的电源板，极易被该强大的感应过电压损坏，造成严重的雷击事故。

2 变电站雷击效应和危害分析

2.1 雷电现象发生的原理

在大气中出现云块之后，通过相互摩擦会使云块中快速流动的雾状水颗粒产生静电感应，从而形成带电的云层。带电云层之间通过相互之间的摩擦会产生静电反应，与之相像的带电云层与地面之间也会通过摩擦产生静电反应。一旦不同带电的云层之间以及云层和地面之间发生的静电反应所产生的电位差等一系列会导致放电现象的发生的相关要素达到并超过临界点，天空中就会发生自然界中常见的雷电现象。

2.2 变电站雷击效应及危害

变电站系统中，各个系统是相互关联的统一整体。如果发生雷击事故，强大的雷电电流（数十到数百kA）会瞬间侵入大地，这个时候，由于地面上的各项用于生产或保护生产的电子设备及设施，如果由于设计不科学或接地措施不完善等因素而导致无法实现对感应电荷迅速、安全、有效的泄流，雷击所产生的静电压则通过过电压使感应电荷快速达到数百千伏，无法及时的泄流最终会引发严重的雷击事故。

并且，对于雷击现象而言，在一次放电之后并不会立刻停止放电，而是后续放电的方式以三次、四次乃至二十多次的频率沿着第一次放电的通道放电。从而引发第一次放电之后的后续危害。之所以有如此高的后续放电频率的原因是：大气云块是通过阶跃形式向大地放电，先驱放电会出现在主放电之前，这会使雷击电流的幅值、陡度特别的大，也就是说，将会产生一系列相关的雷电流脉冲，在强大的瞬间脉冲磁场的影响下，附近金属导体感应到的电磁感应过电压也会瞬间增大。同时，无论是电磁感应过电压还是静电感应过电压都会引发输电设备绝缘闪络问题，导致电气设备绝缘功能遭受损坏，从而，引发雷击效应的二次事故。

3 变电站雷电防护措施

3.1 变电站雷电防护基本措施

3.1.1 安装架空地线

该方法的基本操作就是将架空地线架设在架空输电线的上部，并且充分的做好接地。目前而言，减少甚至避免架空输电线路遭受雷击，较为有效的方法之一莫过于安装架空地线。对于大多数变电站而言，架空输电线在35kV以上的都应该进行架空地线的安装措施。

3.1.2 安装电涌保护器

电涌保护器防止雷击事件的原理就是通过电涌保护器对变电站发生雷击之后产生的过电压进行限制并分泄电涌电流，降低雷击后二次事故的发生和损害。因此，在变电站电源线路和各设备端安装一级甚至多级的电涌保护器，可以大大的预防和减少发生雷击事故之后的二次雷击事故发生。

3.1.3 安装独立接闪杆（铁塔）

安装独立接闪杆（铁塔）的根本目的是防止变电站遭受直接雷击。对于户外的变电站而言，为了防止直接雷击，全部都应装设独立接闪杆（铁塔）用以保护。在进行户外变电站独立接闪杆（铁塔）的安装之前，应该对变电站的各种相关情况进行调研，如变电站的占地面积，变电站周围的建筑物分布情况和高度以及变电站建设的地形地貌，在充分了解清楚这些相关信息之后，进行雷电防护设计以准确的计算独立接闪杆（铁塔）的安装数量，设计出科学有效的独立接闪杆（铁塔）安装位置。

3.2 变电站雷电防护措施的接地

所谓变电站雷电防护措施接地主要目的是减少事故的发生几率，使用科学有效的雷电技术方法，做到设备设施在遭受雷击后，将其产生的数十乃至数百千安的大电流迅速有效的泄流到大地。在发生直接雷击之后，合格的接地应该能够有效防止雷击产生的电磁感应电流和静电感应电流所引发的危害。统计表明，等电位连接和联合接地是有效防护变电站雷电灾害发生的有效方式。为了防止雷击事故危害的扩大化，已经在使用的旧变电站应该充分的做好各雷电防护措施的接地检查工作，并且也要对之前设计得不够科学的地方改进完善，确保变电站内各类雷电防护的接地措施与现行的设计规范的参数要求都保持同步。

4 结论

防雷接地技术不仅是电气安全工程技术的一方面，更是电气安全工作的重中之重，变电站作为电力供电系统的重要枢纽，雷击的事故的发生会严重影响千家万户的工作和生活，因此，变电站的雷电防护措施所进行的设计、雷电防护装置的安装以及对各种防护措施的维护等各个环节都至关重要，预防为主，给予足够的重视，才能尽可能的减少类似事故的再次发生。

[1]虞吴.现代防雷技术基础[M].北京：清华大学出版社,2006，55(79):45-47.