變電站防雷保護措施分析
閱讀：3344發(fā)布時間：2013-12-3
隨著地區(qū)的年雷暴日高，發(fā)生雷擊事故的概率大。因此，在變電站的設計過程中，為保護變電站的設備安全，提高其供電可靠性，優(yōu)化防雷設計方案，加強變電站的防雷安全措施，zui大程度的減少雷擊事故的發(fā)生，有著極其重要的意義。
接地裝置：保護和屏蔽措施都要求有科學可靠的接地裝置。
1接地體：（鍍銅接地棒、離子接地極）
接地體可分為自然接地體和人工接地體，設計中通常采用人工接地體，以便達到所規(guī)定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。人工接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。
接地體的接地電阻值取決于接地體與大地的接觸面積、接觸狀態(tài)和土壤性質。
垂直接地體之間的距離為5m左右，頂部埋深0.5～0.8m。接地體與道路或通道出入口的距離不小于3m，當小于3m時，接地體的頂部處應埋深1m以上，或采用瀝青砂石鋪路面，寬度超過2m。埋在土壤中的接地裝置連接部位應按規(guī)范規(guī)定的搭接長度焊接以達到電氣連接。焊接部位應作防腐處理。
2接地線（鍍銅圓鋼、鍍銅扁鋼、鍍銅鋼絞線）
接地線即接地體的外引線，連接被保護或屏蔽設施的連線，可設主接地線、等電位連接板和分接地線。
防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規(guī)定的搭接長度焊接達到電連接。
防靜電保護和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線
防雷保護措施
防雷措施總體概括為2種：①避免雷電波的進入；②利用保護裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。防雷保護措施應根據(jù)現(xiàn)場常見的雷擊形式、頻率、強度以及被保護設施的重要性、特點安裝適宜的保護裝置。
1避雷針或避雷線
雷擊只能通過攔截導引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨立避雷針，大變電所大多在變電所架構上采用避雷針或避雷線，或兩者結合，對引流線和接地裝置都有嚴格的要求。
2避雷器
避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以內。我國主要是采用金屬氧化物避雷器（MOA），西方國家除用MOA外，還在所有電氣裝置上安裝空氣間隙，作為MOA失效后的后備保護。
3浪涌抑制器
采用過壓保護器（電涌保護）、防雷端子等提高電氣設備自身的防護能力，防止電氣設備、電子元件被擊壞。在重要設備的電源配入、配出口均應加裝電源防雷器，選用的電源防雷器具有遠傳通訊接點，接入后臺管理機。當發(fā)生雷擊事故時，如電源防雷模塊遭到損壞，在后臺監(jiān)控機上就能顯示其狀態(tài)。在控制、通訊接口處加裝浪涌抑制器。
4接地裝置
獨立避雷針要求單獨設置接地裝置；建筑物避雷網(wǎng)的引下線應與建筑物的通長主筋（不少于2根）及建筑物的環(huán)狀基礎鋼筋焊接，并與室外的人工接地體相連，與工作接地共地，形成等電位效應。為了保證防雷裝置的安全可靠，引下線應不少于2根，在高土壤電阻系數(shù)地區(qū)，可采用多根引下線以降低沖擊接地電阻，引下線要求機械連接牢固，電氣接觸良好。變電站的防雷接地電阻值要求不大于1Ω。
防雷電感應
現(xiàn)代變電站都有較完善的直擊雷防護系統(tǒng)，戶外設備直接遭雷擊損壞的概率較小。但雷擊防雷系統(tǒng)時所產(chǎn)生的雷電放電及電磁脈沖，以及雷電過壓通過金屬管道、電纜會對變電站控制室內各種弱電設備產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，從而影響整個系統(tǒng)的正常運行。
變電站防雷系統(tǒng)落雷時，會產(chǎn)生2個方面的影響：①雷電流要通過站內接地網(wǎng)（主要靠集中接地裝置）泄入大地，在地網(wǎng)上產(chǎn)生一定的沖擊電位，嚴重時會在一些部位產(chǎn)生反擊，甚至產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，危及電氣設備絕緣；②雷電流通過避雷針的接地引下線入地時，會在周圍空間產(chǎn)生強大的暫態(tài)電磁場，從而在各種通訊、測量、保護、控制電纜、電線，甚至戶內弱電設備的部件上產(chǎn)生暫態(tài)電壓，影響這些設備的正常運行。
雷擊時暫態(tài)感應電壓分析
雷擊廠站有2種情況：①雷擊站內的構架或獨立避雷針；②雷擊站內所在建筑物的防雷系統(tǒng)。雷電放電會對周圍空間，包括控制室內造成傳導或幅射的電磁干擾。在雷電波等值頻率范圍內，這些干擾主要是電感耦合型的。從戶外設備引入控制室的各種電纜、電線，在戶外絕大部分是走地下電纜溝的，雷電放電形成的空間電磁場對其影響不大，這主要是因為線的走向與避雷針是垂直的。但在建筑物內走線時就容易產(chǎn)生感應回路，而且這些回路的一端接入輸入阻抗大的電子設備，相當于開路，穿透建筑物鋼筋水泥墻壁的電磁脈；中會在這些回路中感應出幅值較高的暫態(tài)電壓。
?。?）雷擊變電站內靠近控制室的避雷針時，情況相當復雜，因為整個建筑物的各個導電構件，包括防雷系統(tǒng)、水泥墻及地板中的鋼筋、金屬橫粱等的影響都需要考慮。
（2）建筑物防雷系統(tǒng)除避雷針外還包括由接地引下線、水平連接母線及引下線下的接地裝置構成的泄流系統(tǒng)。雷擊時，雷電流經(jīng)過離室內務回路相當近的各接地引下線泄入地網(wǎng)，在各回路周圍空間產(chǎn)生很強的暫態(tài)電磁場。因接地引下線緊貼墻壁，故此時墻中的鋼筋甚至墻上專門設置的屏蔽網(wǎng)已基本不起屏蔽作用。因為只有處于非磁飽和狀態(tài)的屏蔽材料才能具備預期的屏蔽效果，而由于強輻射源離屏蔽層很近，若屏蔽層又不是用飽和電平較高的磁性材料做成，則其屏蔽效果是很差的。另外磁通也可以穿過較大的孔眼直接與較近處的回路耦合。
防護措施
為保證弱電設備的正常運行，可從以下幾方面采取措施：（1）采用多分支接地引下線，使通過接地引下線的雷電流大大減小。（2）改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性適當配合的雙層屏蔽。（3）改進泄流系統(tǒng)的結構，減小引下線對弱電設備的感應并使原有的屏蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用。（4）除電源入口處裝設壓敏電阻等限制過壓的裝置外，在信號線接入處應使用光電耦合元件或設置具有適當參數(shù)的限壓裝置。（5）所有進出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層公用一個接地網(wǎng)。（6）在控制室及通訊室內敷設等電位，所有電氣設備的外殼均與等電位匯流排連接。
微機保護防干擾屏蔽措施編輯本段變電站的微機保護設備容易受到電磁干擾，由于受到電磁感應，在被測信號上產(chǎn)生疊加的串模干擾e。；由于受到靜電感應、地電位差異的影響，在信號線任一輸入端與地之間產(chǎn)生疊加的共模干擾ec。防干擾措施通常采取屏蔽和接地相結合，將所有屏蔽電纜分屏屏蔽，用截面積>2.5mm2多股銅芯軟線作為接地線，分別與匯流接地母排電連接，匯流接地母排與屏體絕緣，并采用單芯屏蔽電纜（>95mm2）與室外接地體做一點連接。
根據(jù)防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性，及整個變電站的周圍環(huán)境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途，采取相應雷電防護措施。對處在不同區(qū)域的設備系統(tǒng)進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置，使得處在不同層次的設備系統(tǒng)達到統(tǒng)一的防雷效果。
變電站設計時應盡可能使象微波塔這樣有引雷作用的建筑物遠離控制室和通訊室，特別是當其周圍沒有更高的屏蔽物時。建筑物防雷系統(tǒng)，尤其是泄流系統(tǒng)的設計對感應電壓的幅值有明顯的影響。在設計時應根據(jù)實際情況采用*方案，盡量減少感應，同時也要采取其他措施以保護敏感的弱電設備。
根據(jù)防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性，及整個變電站的周圍環(huán)境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途，采取相應雷電防護措施。對處在不同區(qū)域的設備系統(tǒng)進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置，使得處在不同層次的設備系統(tǒng)達到統(tǒng)一的防雷效果。
變電站設計時應盡可能使象微波塔這樣有引雷作用的建筑物遠離控制室和通訊室，特別是當其周圍沒有更高的屏蔽物時。建筑物防雷系統(tǒng)，尤其是泄流系統(tǒng)的設計對感應電壓的幅值有明顯的影響。在設計時應根據(jù)實際情況采用*方案，盡量減少感應，同時也要采取其他措施以保護敏感的弱電設備。
