110kV变电站的防雷保护措施探讨

石玉琛

摘要：雷电灾害作为最严重的灾害之一，对电力系统的稳定运行构成了极大的威胁，尤其是处于雷雨多发地区的110kV变电站，更容易遭受雷击，因此为安全起见，我们不仅要重视防雷设计，更好着力提高防雷水平，以此保证110kV变电站可靠供电。

关键词：110kV;变电站;防雷保护

1雷击的形式和危害

1.1雷击的形式

（1）雷电感应，即感应雷。雷电感应可以分为两大类，即电磁感应和静电感应。巨大的雷电流会在其附近的空间内形成一个强大的磁场，而形成的磁场可以在周围的导体上产生非常高的电压，会使得人们和设备出现二次放电的情况，进而使得电气设备出现损坏。

（2）球形雷。在这几种雷击形式中，球形雷出现的次数比较少还不规则，关于球形雷的相关资料也不够齐全，研究人员对其出现的原理观点还不一致;除此之外，球形雷还可以通过烟囱、门或窗等进入室内，会导致人们的生活安全受到重要威胁。

（3）直击雷。出现直击雷的情况，会产生非常大的雷电电流，这些电流会侵入地表，导致和雷击地方产生接触的金属会出现很大的对地电压，从而导致触电事故出现。与此同时，直接的雷击会导致大量电流的出现，由于雷击产生的冲击电压会导致发电机和电力变压器出现烧毁情况，进而使得电线被烧毁，严重的会出现断裂情况，从而出现断电情况，导致火灾的发生，由此可见，直击雷具有非常大的毁灭性，也会造成严重的经济损失，威胁到人民的生命安全。

1.2雷击的危害

（1）如果受到雷击情况，导线和地线上的电压都比较高，会导致杆塔的间隙或者是交叉跨越的间隙出现被击穿的情况。

（2）如果出现架空地线档中落雷情况，放电通道连接的底线上，会出现强度降低的情况，严重的会出现断股、灼烧的问题，进而导致底线中断。

（3）在雷击作用下，会导致绝缘闪络，使得相间或者是单相接地出现短路情况，从而使得导线、接地引下线出现烧伤乃是烧断问题。

（4）在雷击作用下，会导致绝缘子闪络，电源开关出现跳闸情况，如果较为严重，还会导致绝缘子串脱开甚至炸裂情况，从而导致线路出现接地故障，且这种故障无法修复。

2 110kV 变电站防雷的必要性

之所以在 110kV 变电站中强调防雷设计与保护，一是因为雷电危害巨大，影响范围广，具体包括直击雷和感应雷两种，当雷电直接击中 110kV 变电站系统设备时，往往会形成强大的电流和电压，从而引发热效应、机械效应等破坏设备;而当雷电击中变电站的防雷系统时通常会出现电磁脉冲和放电现象，此时电压经金属管道或电缆对设备进行电磁干扰，影响设备运行或降低其绝缘性。二是因为防雷保护工作本就是 110kV 变电站变电站工程建设的一部分，而且不可或缺，若设计或施工不当，则易为变电站甚至整个电网的平稳运行埋下安全隐患，故对于110kV 变电站而言，加强防雷保护至关重要。

3 110kV变电站防雷设计

3.1工程概况

3.1.1 结构形式

采用钢框架结构，柱、梁选用 H 型钢，Q345B 材质，尺寸有 300 mm×300 mm、350 mm×350 mm、400 mm×400 mm，柱网尺寸6～7.5 m。

3.1.2 楼盖结构

楼盖采用钢筋桁架楼承板或镀铝锌金属板。钢筋桁架楼承板上部是钢筋混凝土，底部为压型钢板。镀铝锌金属板外板厚 0.67 mm，内板厚 0.5 mm，中间为岩棉层。

3.1.3 维护结构

外墙采用压型钢板复合板，分内外两层，外层为 0.8 mm 厚的压型钢板，内层为 0.6 mm厚的钢板，中间部分则是 75 ～ 100 mm 厚彩钢岩棉夹芯板。

3.1.4 构件连接

钢柱通过钢接柱脚 （ 地脚螺栓 ） 安装于基础上。梁和柱、主梁和次梁的连接采用高强螺栓。钢筋桁架楼承板底部钢板与屋面钢梁的连接使用栓钉。金属屋面板板间连接为卷边压接，屋盖内外板与屋面檩条采用压接，而檩条与屋面梁则采用焊接。

3.2 防直击雷设施的三要素

3.2.1 接闪器

以屋顶钢筋网作接闪器，需满足如下条件：防水和混凝土层允许遭到破坏 ;构件间形成电气通路。而以金属屋面作接闪器的条件则是 ：板间的连接为持久的电气贯通 ;钢质金属板下无易燃物品时，板厚≥ 0.5 mm ;钢质金属板下有易燃物品时，板厚≥ 4 mm ;金属板无绝缘被覆层。当屋顶遭雷击时，混凝土屋顶会产生碎片，会破坏防水、保温层。高压变电站为无人值班，周围无人停留，全户内变电站除建筑物外不布置任何生产设施，雷击时即使产生碎片，也不致带来有害影响。直接雷击后所遭到破坏的防水、保温层仅是一小块，无损建筑结构，加以修补即可，況且防水层在正常使用一段时间后也需要修补或翻修。建筑构件间的焊接、压接、缝接、绑扎、螺钉或螺栓连接等均可视为电气是贯通的[6] 。镀铝锌金属板屋盖按建筑做法，板间形成了电气通路。钢筋桁架楼承板屋盖上部混凝土板内的钢筋采用焊接和金属绑线绑扎，其与女儿墙内钢筋间为金属绑线绑扎，混凝土板钢筋网及其与女儿墙的钢筋实际形成了电气通路。金属屋盖外板厚 0.67 mm，板下的岩棉氧指数> 28，属难燃性材料 。为防锈蚀，镀铝锌金属板外表面会涂覆一层薄的油漆，但薄的油漆不属绝缘被覆层。

3.2.2 引下线

以钢柱作引下线应满足如下要求 ：构件间应电气贯通 ;在地面 1.7 m 至地面下 0.3 m 处，引下线具有保护措施以免遭受机械损伤 ;引下线间距符合相应防雷等级的距离要求。镀铝锌金属板屋盖与钢柱间由建筑做法，可形成电气通路。钢筋桁架楼承板屋盖下部压型钢板通过栓钉固定于屋面钢梁，与上部混凝土板钢筋却无任何电气连接，若设置导体将钢梁或钢柱与混凝土板钢筋连通，钢柱与屋顶钢筋网即可电气贯通。变电站建筑物均会设置维护结构，另外考虑防腐、防火的要求，钢柱本身亦涂覆绝缘材料，即考虑作引下线用的钢柱在地面 1.7 m 至地面下 0.3 m 处可视作已具备保护措施。全户内 110 kV 变电站建筑物由于体量较小，防雷等级至多为二级，大多数情况下为三级，引下线间距分别不得大于 18 m、25 m 。按变电站建筑物的柱网尺寸，钢柱作引下线满足间距要求。

3.2.3 接地装置

在建筑基础采用硅酸盐水泥，土壤含水量不低于 4%，且基础外表面无防腐层或防腐层为沥青质时，推荐采用基础内的钢筋作雷电保护的接地装置。钢柱与基础间的地脚螺栓本身与基础钢筋网并无任何电气连接。对于高压变电站，接地网除可利用自然接地体外，还应设置人工接地网。因此无论建筑基础是否符合要求，可利用人工地网作防雷系统的接地装置。

4结语

110kV变电站防雷设计具有非常重要的现实意义，这就要求我们从110kV变电站实际情况出发，制定合理有效的防雷方案，通过从避雷针、避雷器、接地设计等多方面加以考虑和保護，可大大增强110kV变电站的防雷水平，进而能够更好的抵御雷击。

参考文献：

[1]刘军亭.110kV变电站综合防雷措施[J].农村电气化，2014（06）：21-22.

[2]马静君.110kV变电站防雷措施研究[J].中国高新技术企业，2014（21）：139-140.

[3]邓园铭.110kV变电站的防雷保护措施探析[J].科技与创新，2014（17）：35+37.

[4]黄萍.110kV变电站防雷保护探析[J].企业科技与发展，2012（19）：37-39.

[5]陈晓鹏.浅析110kV变电站的防雷保护策略[J].科技与企业，2012（19）：135+133.