500kV变电站雷电侵入波保护

徐海龙 陆琪

摘要：500kV变电站作为电力系统的重要枢纽，如果遇到雷电袭击，就会出现大范围停电的情况。由于变电站内部的大多数电气设备的内绝缘没有自动恢复的能力，如果遇到雷电袭击受到破坏将带来严重的后果。造成变电站雷电事故的主要原因是雷电侵入波过电压，所以做好500kV变电站雷电侵入波的保护工作是十分必要和重要的。

关键词：500kV变电站;雷电侵入波;保护

1雷电侵入变电站的方式以及雷击点的选择分析

1.1雷电侵入变电站方式分析

500kV变电站作为电力系统的关键构成部分，对整个电力系统的运行都有着决定性影响的作用。雷电侵入变电站对变电站所造成的危害很大，对于变电站的雷击主要有两种方式，沿线路传过来的过电压波以及直接侵入变电站。通常直接雷击是通过避雷针进行防护。雷击线路的情况较多，所以雷电过电压波就比较常见。对于变电站的雷电侵入波主要有两种方式，反击和绕击。在雷击距杆塔一段距离的避雷线时，如在档距中央，那么空气间隙所承受的过电压就会比通过相同强度雷电流在杆塔绝缘子串上造成的过电压高，间隙电压临近击穿值的时候就会有很大预放电流在间隙中流过，并使得间隙上电位差降低，从而能够对击穿的时间得以延迟。

1.2雷击点的选择分析

对于雷击点的选择过程中，把变电站以及进线段进行有机结合，并将其作为统一网络。其中在进线段以及非进线段都比较容易受到雷击影响，从而形成侵入波，但是真正对变电站的内部设施造成威胁的是近区雷击。在实际雷击点的选择过程中，通常近区雷击是变电站侵入波重点考察的对象，其过电压也会高于远区雷击侵入波过电压。但在这一过程中就存在着问题，近区雷击的第几基杆塔过电压的幅值是最大的。对于进线段的各杆塔塔型、高度和绝缘子串的伏秒特性以及杆塔接地电阻会存在着很大的不同，所以也会对雷击进线段各塔侵入波有着很大的影响。

2雷电侵入波的保护方案

2.1影响因素

500kV变电站方案设计中，最先要明确雷电侵入波保护的影响因素，在此基础上才能完善方案的设计。如防雷方案中，绝缘子串闪络的影响最大，会瞬时增大500kV变电站的电压数值，其破坏时的电压相当于雷电侵入波的电压，雷电侵入波作用的时间越长，绝缘子串闪络的时间也会随之延长，导致变电站电压升高，形成过电压破坏。500kV变电站运行时，雷电侵入波大概1s就能到达绝缘子串中，引起闪络和电压变化问题，其作用的时间越早，闪络时间就越早，相反闪络的时间就会延迟，这表明，如果雷电侵入波保护可辅助延迟雷电侵入波的破坏时间，就能起到保护作用。

2.2方案设计

500kV变电站雷电侵入波的保护方案中，主要是规划各项避雷装置的数量、位置，科学设计避雷装置的应用。方案设计时，首先要明确避雷器的数量，规划好避雷器在变电站中的安装位置，使雷电波侵入时避雷器可以发挥保护作用。由于雷电侵入波的数值远高于500kV变电站内设备的承压值，为了提高雷电侵入波的保护水平，方案设计中就要从变电站的绝缘角度出发规范保护方案，确保方案具备足够的预防能力，消除雷电侵入波的风险干扰。

3雷电侵入波的保护措施

3.1直击雷保护

500kV变电站运行时，直击雷形成的雷电侵入波其危害比较直接，会对变电站的设备、线路表层造成破坏。为此，要严格按照500kV变电站的电压等级和配电方式配置可行的避雷装置，辅助提高变电站的绝缘水平。例如，500kV变电站的配电装置架构位于空旷的环境中，很容易成为直击雷的侵入路径，安装避雷针就能保护好配电结构。避雷针对雷电侵入波的预防和保护遵循就近原则，埋设到土壤内，把雷电侵入波引入大地中，避免直击雷形成的雷电侵入波破坏500kV变电站的结构体系。此外，在直击雷保护方面还可根据500kV变电站的需求设计避雷线，避雷线的原理和避雷针相似，其引雷保护的能力稍低，主要在纵向保护方面发挥着较大的保护作用，提高了直击雷的保护效果。500kV变电站防雷接地时要遵循国家的规定，避雷线的接地电阻不能超过10Ω，由此才能预防直击雷形成的雷电侵入波，提供高效的保护措施。

3.2感应雷保护

感应雷形成的雷电侵入波，在500kV变电站中破坏面积非常大，具有随机性、突发性的特征，干预了变电站中的线路、设备等，破坏力很强。在感应雷保护中，于500kV变电站的进线位置安装避雷器，可用的避雷器有氧化锌避雷器、阀型避雷器等，按照运行时的电压等级选择合适的避雷器，规范变电站的接地方式，提供高效的安全保护。针对500kV变电站中的高压电气设备，专门配置FCZ1系列磁吹阀型避雷器;针对大容量、中等的電气设备，配置FZ系列阀型避雷保护器。500kV变电站感应雷的雷电侵入波保护分析中，重点考虑避雷器的装设距离，规范距离才能提升防护的水平。根据保护设备到避雷器的距离把控装设距离，或采用模拟试验的方法设计出优质的保护方案，根据方案的内容落实雷电侵入波的保护工作。

3.3二次防雷措施

500kV变电站的雷电侵入波会出现二次干扰的情况，导致雷击破坏的环境变得复杂，严重破坏了变电站的安全运行。在二次防雷措施中，配置三级防雷保护，具体分析如下：

3.3.1一级防雷

是指在基础上预防雷电侵入波的二次破坏，选在用电400V进线柜的母线侧放掉二次雷击的侵入波，以雷电流的形式排掉，提供基础的二次防雷环境。

3.3.2二级防雷

是在500kV变电站的400V进线柜内部安装避雷装置，保护好500kV变电站的运行设备，切断二次雷电侵入波的传输途径。

3.3.3三级防雷

在500kV变电站运行范围内实行直流与交流防雷，直流预防雷电侵入波时，把避雷装置安装到站内的装置柜中;交流防雷时，避雷装置安装到交流线路上。500kV变电站的二次防雷措施中，也要注重信号线的防雷处理，信号线本身具有导电的功能，二次状态下雷电侵入波经信号线形成破坏干扰。为此，通过研究信号线中的通信线、载波线等，落实防雷保护措施，加强500kV变电站的屏蔽和接地设计，提高二次防雷的设计水平。此外，在500kV变电站二次防雷保护措施中，还要注重主控室中柜内接地线的首尾连接构成环网，预防雷电侵入波的干扰;高压开关柜的防雷和接地与主控室保持一致，防雷接地点和500kV变电站避雷器的接地点间距不能低于15m，以提升二次防雷的效果。

4结束语

变电站作为我国电气的重要枢纽，其作用以及功能的发挥将直接影响社会产生生活的正常进行。在500kV变电站运行过程中，要规避雷电侵入波的风险，全面设计雷电侵入波的保护方案并有效实施，强化500kV变电站的安全运行，提高雷电侵入波的保护水平，避免影响500kV变电站的安全运行，完善变电站的运行环境。

参考文献

[1]欧阳宇飞.500kV变电站雷电侵入波保护研究[J].电工文摘，2016（5）：5-8.

[2]钱勇.500kV变电站雷电侵入波保护分析[J].自动化应用，2017（12）：107-108.