变电站防雷措施说明

2019-05-20 08:48:12 欧尔成套柜架 197

随着电力系统的快速发展,电能作为一种清洁能源,已经广泛应用于人们的生产和生活中。但是,在高压输电网为人们提供动力和照明的情况下,自然界中发生的雷电给高压输电变电设备造成的大量危害不容忽视。变电站是电力系统防雷的重要保护设施。如果雷击事故发生,将造成大规模停电,严重影响社会生产和人民生活。因此,变电站的防雷措施必须非常可靠。

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一、变电站雷击的主要原因

配电线路在没问题运作时,电器设备的接地处在电力网的额定电流功效之中,可是因为雷电的缘故,供配电系统中一些部位的电流会洋洋超出没问题情况下的标值,一般来说配电站雷电有二种状况:一要雷亲历于配电站的设施上;二是输电线路的雷击感應过电压和亲历雷过电压产生的雷击波沿岸路入侵配电站。其具体表现形式如下: 

1、直接雷电过电压。当雷云直接击中电源设备时,会形成强烈的雷电流。闪电电流在电力设备上产生更高的电压。当雷电流通过物体时,会产生破坏性的热效应和机械效应。

2.感应过电压。当雷云在架空导线上方时,由于静电感应,大量的外来结合电荷积聚在架空导线上。雷云向大地放电时,线路上的电荷被释放,形成的自由电荷流向线路两端,造成很高的过电压,对电网造成危害。

因此,架空线路上雷电感应过电压和直接雷电过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站,是变电站雷击损坏的主要原因。如果不采取保护措施,变电站内电气设备的绝缘将被损坏,并会造成事故。

二、变电站防雷原理

对于变电站的特点,其总防雷原则是将大部分雷电流直接导入地下泄漏(外部保护)而切断电源线和数据、沿信号线导入的过电压波(内部保护和过电压保护)限制被保护机器的浪涌电压振幅(过电压保护)。这三条防线,互相配合,各自的责任是不可或缺的。从简单的一维防护(避雷针将闪电引向地面——被动防护)到三维防护(主动和被动防护),包括:直接防雷、感应雷电波侵入防护、防雷、电磁感应等方面的系统分析。

1.外部防雷和内部防雷

避雷针或避雷带、防雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统,主要保护建筑物免受雷击造成的火灾事故和人身安全事故。内部防雷系统是为了防止雷电和其他形式的过电压侵入设备并造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷,需要在出入保护区的电缆、金属管等上连接防雷和浪涌保护器,进行同电位连接。

2 .防雷等电位连接

为了完全消除雷电造成的破坏性电位差,特别需要等电位连接,电源线、信号线、金属配管等通过过电压保护器等等电位连接,在各个内层保护区的界面上也同样进行局部等电位连接,各个局部等电位连接棒相互连接,最后主

三、变电站防雷的具体措施 

变电站遭受的雷击是下行闪电,主要是直接击中变电站的电气设备,或者架空线路感应雷电过电压和直接雷电过电压形成的雷电波侵入沿线变电站。因此,避免直接雷击和雷波对变电站的入线和变压器造成破坏是变电站防雷的关键。

1.变电站装设避雷针对直击雷进行防护 

架设避雷针是变电所的防止直接雷击的常用措施,避雷针是保护电气设备和建筑物免受直接雷击的雷电接收机,通过将雷电吸引到避雷针,将地雷电流安全地导入大地,具有保护设备的效果。在变电所设置避雷针时,必须使所有设备都在避雷针保护范围内,并采取措施防止雷击避雷针时的反击事故。对于35 kV变电站,必须安装独立避雷针,以保护室外设备和结构的安全。独立避雷针及其接地装置与受保护建筑物、电缆等金属物体的距离不得小于5米,主接地网与独立避雷针的地下距离不得小于3米,独立避雷针独立接地装置的引下线接地电阻不得大于10ω,并应满足无反击事故的要求。对于110千伏及以上变电站,安装避雷针是直接防雷的主要措施。由于这种电压水平的配电装置绝缘水平高,可以将避雷针直接设置在配电装置的结构上,避雷针和主接地网的地下连接点沿接地面的长度必须在15米以上。因此,雷击中发生避雷针的高电位不会引起电气设备的反击事故。

2.变电站的进线防护 

为了限制流经避雷器的雷电流的幅值和雷电波的强度,必须对变电站的进线进行保护。当线路发生过电压时,会有行波导体向变电站移动。起始振幅为线路绝缘脉冲闪络电压的50%。线路的冲击耐受电压远高于变电站设备的冲击耐受电压。因此,在变电站附近的引道上设置避雷线是主要的防雷措施。如果没有设置避雷线,雷击时肯定会造成线路损坏。

3.变电站对侵入波的防护 

保护变电站免受侵入波影响的主要措施是在其引入线上安装阀门避雷器。阀形避雷器的基本仪器是火花隙和非线性电阻。现在,sfz系列的阀型避雷器,主要有用于保护中容量和大容量变电站的电气设备。FS系列阀避雷器主要用于保护小容量配电设备。

4.变压器的防护 

变压器的基本保护措施是在变压器附近安装避雷器,防止雷电波侵入线路损坏绝缘。

安装避雷器时,尽量靠近变压器,并尽量缩短连接线的长度,以减少连接线上雷电电流的压降。同时,避雷器应与变压器的金属外壳和低压侧中性点相连,从而有效降低变压器遭受雷击损坏的几率。

在变电站各组主母线和分段母线上,为了保护变压器和电气设备,必须设置阀式避雷器。每组避雷器应通过最短的连接线连接至变电站设备的总接地网。避雷器应尽可能安装在保护设备的中间。

5.变电站的防雷接地 

变电站防雷满足要求后,应根据安全和工作接地的要求,敷设统一的接地网,然后在避雷针和避雷器下增加接地体,以满足防雷要求,或在防雷装置下敷设单独的接地体。

小型变电站使用独立避雷针,大多数大型变电站在独立避雷针和配电设备带电部分之间的最短距离不小于5米。避雷针接地引下线的地下部分与配电设备框架接地导体的地下部分在土壤中的距离必须大于3米。变电站电气设备接地装置采用以水平接地极为主的人工接地网,水平接地极采用扁钢50mm×5mm,垂直接地极采用角钢50mm×5mm,垂直接地极间距为5 m ~ 6 m,主接地网接地装置电阻不大于4ω,主接地网埋于1米以下冻土中。人工接地网的外缘应封闭,外缘的每个角应做成圆弧。

安装在大型变电站结构和主接地网上的避雷针附近应设置集中接地装置。从避雷针和主接地网的地下连接点到变压器的接地线主接地网的地下连接点,接地体的长度必须在15 m以下。 变压器门形结构不能安装避雷针。

6.变电站防雷感应 

随着电力技术的发展,变电站有完善的直接防雷系统,室外设备不太可能被雷电直接损坏。然而,防雷系统产生的雷电放电和电磁脉冲以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备造成严重的电磁干扰,可能影响变电站设备的正常运行。

防雷的主要措施包括:多支路接地导线,以减少导线的雷电流;改进总线系统的结构,减少引下线对弱电设备的感应;除了限制过压器件(如安装在电源入口处的变阻器),光耦合器元件也可以用于信号线接入。所有进出控制室的电缆都是屏蔽电缆,屏蔽层共用一个接地电极。控制室和通信室应设置等电位,所有电气设备的外壳应连接等电位母线板。

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