220kV变电站的防雷保护分析

王晓峰 吴仕军

摘要：电力行业在我国各项行业发展过程中处于重要地位，获得了国家和社会的广泛关注。同时，变电站是为我国提供电力的供电设备，同时也对我国电力事业的发展以及电力工作人员的安全起着重要的影响作用。220kV变电站容易受到雷电的影响，这种情况下会对我国相关的电路和电力设备造成损害，影响正常的供电活动。因此，文章将详细分析220kV变电站的危害，并且提出几点防雷保护措施。

Abstract： The power industry plays an important role in the development of various industries in China and has received extensive attention from the country and society. At the same time， the substation is the power supply equipment that provides electricity to the country， and it also plays an important role in the development of China's electric power industry and the safety of electric power workers. 220kV substations are easily affected by thunder and lightning. In this case， it will cause damage to related circuits and power equipment and affect normal power supply activities. Therefore， the article analyzes the hazards of 220kV substations in detail and proposes several lightning protection measures.

关键词：220kV变电站;防雷保护;分析

Key words： 220kV substation;lightning protection;analysis

中图分类号：TM862                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0148-02

0  引言

当前，在我国电力事业发展过程中，相关电力管理人员对变电站的安全运行提高了关注力度，如果变电站被雷电击中，不仅会造成供电设备受损，而且还会带来一些不可预计的破坏。在雷电发生频繁的地区，电力系统的故障问题，多半是由雷电等天气造成的。但是如果在变电站中安装了避雷针等设备，那么发生事故的概率会大大降低。基于此，本文将深入细致的分析相关的问题。

1  变电站概念

在电力事业发展中，变电站作为一种重要的发电系统，通过具体工作的运行，将电力传输到高压电网中，开展具体的发电、供电工作。

2  雷电击打变电站的方式和危害

2.1 雷的直击和绕击

在云层间，雷云单体漂浮在天空中，雷云会携带着电荷，像是一个影子随风漂浮和移动，如果在漂浮的过程中遇到变电站的避雷针或者其他比较突出的物体，电荷会对突出物体产生很大的影响，这样变电站和雷电两者会连接在一起，会产生直击或者绕击现象。通常来说，如果地面上的突出物比较高，雷云下方的平均电场强度较大，这时变电站的避雷针等其他突出物最容易受到直击雷的影响，这主要是因为避雷针能够影响雷云，而是雷云为极易受到避雷针的影响，这种情况下会对变压器产生消极影响。要知道，一次雷击就相当于将电力放到几万安培，这时高热和电力会融合在一起，然后引发混凝土杆破裂，最终会引起巨大的火灾和大爆炸，这是属于比较严重的情况，不仅会对变电站带来巨大的危害，而且还会威胁周围生物的生命健康安全。

2.2 感应雷

当雷电产生后，直击雷放电之间会产生巨大的能量，那么该能量会通过电磁感应这种方式向周围扩散，这时候变电站内的相关设备也会发电，这就产生了感应雷。在研究电力系统时，我们就可以发现感应雷的危害是大面积的，相关的研究人员认为感应雷是变电站内部电子设备得克星。例如，根据一段详细的资料我们能够看出感应雷的电力含量很大，确实可以被视为变电站电子设备的危害物。如果感应雷得强度比较大，那么电压也会大大增大，由于电压增强，如果变电站内的相关设备一时间不能承受该力量，可能就会造成相关电力设备的损害，造成巨大的危害，对变电站四周也会产生巨大的消极影响。从实际生活中来看，在具体的生产实践过程中，雷击的静电感应破坏力要比电磁感应高许多倍。产生雷电后，雷电会作用在云朵上，并且漂浮在地表的上空，地表上的电荷和雷云的电荷正好相反，这样两者会吸收融合在一起，这种情况下会造成强电流，这在一定程度上会加大危害力度，相关的电力设备容易引燃，这样电子设备会失去功效，很难完成供电工作。由此可见，感应雷产生的电流力量很大，对变电站及其电子设备会产生消极影响，需要得到相关人员的重点关注，根据感应雷得实际特点研究相应的预防和解决措施，降低感应雷产生的危害。

2.3 雷电侵入波

雷电侵入波主要是从比较远的地方发生的雷电，远方落雷，雷电会借助直击或者其他方式从高压输电线路、电缆线或者金属管道等其他途径侵入到变电站中，众所周知，变电站是为某一地区供应电源，管线较长，这样雷电传播速度较慢，这种现象被称为雷电波。但是，雷电波在传播过程中通过不同的线路进入变电站，如果遇到波阻抗会发生反射、折射等，这样一来，电压会增大许多，这种情况下对电子设备得危害更加不可预计，甚至会导致一地区的电线路断电，这不仅对变电站造成可巨大的损害，而且不利于当地人民的生产生活发展。

2.4 变电站防雷措施以及对电子设备得保护力度较低

2.4.1 避雷针

在变电站工作过程中，极易受到雷电击中，那么为了避免直击雷对电子设备和变电站的危害，变电站一般都会设置避雷针，避雷针的设置也要根据当地的实际情况，对于一些海拔较低的峡谷地区要采用避雷线，以此来保护电子设备。但是我国基本上还是采取传统的避雷针设计方法，这种方式由于比较落后，不能适应当前电子设备保护的新情况，这种避雷针很难起到预期的避雷效果。当前，国际上流行一种滚球法理论校核独立避雷针，这种避雷针的保护范围远远大于传统的避雷针，同时起到的作用也很强大，并且也符合实际发展的需要，但是中国对其还存在一定的研究缺失，并不能有效的利用这种避雷针方法开展具体的电子设备以及变电站保护方式，那么这样会造成避雷针的工作效率降低，很难有效避雷。

2.4.2 电子设备保护力度弱，易发生跳闸现象

相关调查显示，我国220kV变电站容易受到雷电的侵扰，并且每一次被雷电击中后会产生较大的故障，跳闸是最明显的一种现象。那么，相关的研究人员也提出，如果可以利用减少输电线路受雷击打的次数的方法，这样可以在很大程度上降低雷电对电气设备的危害。但是，我国某些地区对电子设备及变电站的保护力度较低，如果雷电击中避雷针或者变电所的其他部位时，在雷击点处会立即产生过高的电压，这种强电压影响下，会形成回路，产生雷电流，这样很容易引起线路故障跳闸。

3  220kV变电站的防雷保护措施

根据上述详细分析的变电站容易受到的雷击现象，雷击现象对变电站的危害力度较大，那么为了减轻雷电对变电站的危害，降低线路的跳闸概率，保证变电站内部的电力设备可以正常有效运行。以下是笔者通过多年从业经验总结出的一些有效的防雷方法和措施，为变电站减少雷击概率提供一些有效的策略。

3.1 安装MOA是预防雷电的重要措施

MOA装置是预防雷电入侵的一种非常有效的措施，需要得到相关人员的关注，并且采取合理的方法在变电站周围安装该防雷装置。比如，可以利用GIS和该装置相联系，发挥二者的合力，实现防雷效率的提升。我国电力部明确规定：安全电缆和变压器组所连接的变电站内的电子设备能否有效的安装避雷器，并且对电缆中有无电压进行精准检验。那么在安装该装置时，首先要做好计算工作，主要是计算当地地区的雷电电压，这样可以根据计算的数据采取合适的变电站保护措施，保证整个电力系统可以安全运行。

3.2 安装变电站进线避雷器防止雷电过电压

对变电站中的配电线路来说，如果没有安装避雷线，那么在发生强电压后，会产生巨大的危害。所以，相关电力专业人员需要在变电站内部合理安装避雷器，这样可以起到较好的防雷效果。此外，对于一些经常断开运行的断路器，可以在线路的周围安装避雷器，这样能够有效的防止雷电超过电压损害线路，造成断路器开裂，由此可见，安装避雷器对保护断路器有着重要的现实作用和意义。虽然避雷针能够在很大程度上保护线路，避免大面积的被雷击中，但是雷电波如果侵入变电站或者感应雷电的电压如果过高，这会对断路器产生极大的威胁，这种情况下变电站会遭受很大的危害，供电系统很可能会中断，这对电子设备的正常运转会产生极大的消极影响。

3.3 线路避雷器的采用

在变电站中，线路的长度一般都比较长，并且被大面积的暴露在高山或者田野中，很容易受到外部力量的影响，包括自然灾害、雷电或者雷雨天气等，尤其是雷电，对变电站的影响更大。所以，为了减少雷击变电站的概率，相关电力人员应该采取一定的方法和措施来减弱雷电对变电站的影响。那么，如果线路被雷电击中，可以采取消纳方式，这样能够在一定程度上削弱雷电流对变电站的影响，保护变电站内部的电力设备，跳闸现象也会减少。如果雷电直击避雷线或者变电站后，线路避雷器的动作情况也会发生和上述类似的现象，这样导线和避雷线上的电流会降低，闪络现象发生概率会降低。

3.4 避雷器安装地点的选择及安装注意事项

要想有效的安装防雷设备，前提是要选择良好的地点开展具体的工作。那么，通过全球定位系统可以准确的勘探到雷电多发区，并且还能直观的看到当地的地形特点，然后结合相应的安装经验，合理的选择安装地点。此外，针对不同的电力系统，也要选择不同的装置，比如10-35kV系统，避雷器要安装在断路器和出现隔离闸刀之间或装在线路上，这样能保护断路器免受雷电高电压的影响;对于220kV及其以上的输电线路可以采用不同的措施。例如，对于一些容易发生雷电反击的地区，可以在变电站杆塔两边安装避雷器，这样可以防止雷电的攻击，减少雷电对变电站的危害。

3.5 雷季运行方式安排及操作要求

在变电站工作过程中，为了有效的防止雷电的侵入，要考虑到在断路器上安装相应的避雷器，这样能在一定程度上躲避雷电的击打。此外，电力负责人员要意识到，应该在雷电发生之前就要安装相应的避雷设备，防止雷电过电压的影响。如果电线设备发生跳闸现象，要及时尝试送电，如果送电不成功，就要对线路进行检修。所以，在雷电季节时期，雷电会频繁发生，要针对容易出现的一些故障进行检测，同时还要加强监督，对相关的电子设备、避雷针等进行检查，如果存在一些隐患，要采取有效的方法解决，减轻雷电對220kV变电站的危害和影响。

4  结束语

综上所述，在我国电网事业发展过程中，雷电是影响电网安全运行的主要自然灾害之一，那么为了减少危害，需要采取避雷器安装等相应的防雷措施，提高防雷效果。再者，根据防雷经验来看，需要在变电站中安装避雷器，加强防雷设施建设，减少雷电灾害造成的损失，保障我国电网能够安全运行。

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