常筱萌 杨金刚 王威
（国网邯郸供电公司 河北邯郸 56035）
摘要：变电站作为电力系统的重要组成部分，对输电和变电都起着重要作用。在变电站中有许多昂贵的电气设备，如果遭受雷击，那么将直接影响电气设备运行，甚至出现设备损坏的情况，造成不必要的经济损失，因此应就雷电侵入波对变电站安全运行的影响进行分析，不断完善其防护技术，从而保证电力系统安全稳定运行。
关键词：雷电侵入波；变电站；安全运行；防护技术
随着国民经济的发展，人们的生产和生活加大了电力负荷，所以越来越的人关注变电站的安全运行问题。近些年，变电站设备安全运行受到了雷电侵入波的影响，出现大批变电站电气设备、电力设施损害的事件。变电站作为重要的供电系统枢纽，如果遭遇雷击事件，则会直接影响人们日常生产和生活，所以对变电站的防雷保护就成为我国电力行业安全运行的重要的工作。在现代社会迅速发展过程中，由于变电站在原有的基础上增添了许多现代电子设备，因此变电站遭受雷击的概率也随着增加，所以必须给予变电站防雷技术更多的重视。
一、雷电侵入波对变电站安全运行的影响
在变电站运行过程中发生雷电波入侵时，如果入侵的电压不高且入侵点较变电站距离较远，有可能损坏电子设备，发生大范围停电的现象；如果入侵点距离变电站较近时，入侵的雷电波则会经由输电线路传送至变电站，在变电站中的设备上出现雷击过电压的情况，进而损坏绝缘体，导致电路线发生短路，使得变电站设备损坏，甚至出现设备起火的情况。如果变电站出现漏电和火灾的问题，那么将造成严重的经济损失，甚至威胁人身安全。除此之外，在传输雷电入侵波的过程中，通过多种线路端点，这些端点不仅参数不同，且具有不同的波阻抗，雷电波会出现折射与反射的情况，使得电压值陡然提升，对设备的危害也随之加大。如果要对雷电侵入波的防护技术进行研究，那么了解雷电波的影响因素和侵入途径是关键。
雷电会通过雷电绕击、雷电直击、感应过电压、雷电反击四种方式对变电站造成危害。通常来讲，雷电入侵波直击变电站的关键设备所产生的危害是最严重也是最直接的，但是关键设备通常会设置避雷针，所以产生的危害也会相对降低。需要注意的是，雷电通过雷电绕击或雷电直击所击中的变电站设备金属导线，此时金属导线会被贯入超大电流（200-300kA），超大电流以雷电入侵波的态势并以最快速度向线路延伸，至变电站设备方向移动，严重影响变电站设备安全运行，这也是雷电入侵波的形式中的一种。如：在未下过雨的干燥大地上，其电阻率比较高，而深埋于地下的电缆，其电阻率与干燥大地的电阻率相差较大，则此地极易受到雷电入侵波的侵害，通过雷电绕击或雷电直击的方式从导线延伸的位置侵害变电站，进而造成雷电事故。
除此之外，雷电反击也会产生雷电入侵波，但这种雷电入侵波并非直接产生，而是在大地表面有某些突出物体被雷电所击中时，此范围内的地网电位迅速上升，假如该地附近恰好敷设了地下电缆线，因电缆线一般敷设的距离比较远，所以其地网电位一般较低，那么在该区域内地网电位与电缆之间会出现较大的电位差，当出现的电位差达到一定的程度时，则会将电缆绝缘层、土壤全部击穿，产生的雷电入侵波超出限定容许值的范围时，则会损害与电缆线路相连接的变电站设备。
感应雷也是雷电入侵波的一种，其主要的入侵原理就是电能通过静电感应或电磁感应两种方式的辐射，使得电子设备出现了感应过电压放电，致使电子设备受到大范围损害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆静电感应属于通常存在于导体和雷云之间的异号电位，雷云和导体之间存在的等量电荷是相反的，且两者之间的电荷量相差较大。假如以感应雷击中部位为地表，那么当发生雷击后，此雷击位置与其他电位形成相对的模式（空穴点位），外围的电荷则向雷击位置集中过来，致使设备处发生起火的情况，绝缘层逐渐被烧毁，最终导致电子设备损害。
二、雷电侵入波的防护技术
（一）变电站站内设置防雷措施
变电站的功能主要体现在主控室、高压室、通讯室三个部分，此类设施处于户外防雷设置的保护中，在施工设计的过程中，应考虑其防雷网、女儿墙、钢筋布置等方面的特殊性，应设置为法拉第笼形式的防雷装置。除此之外，此类建筑物中的通讯用电、设备用电、照明等电缆通常是经由竖井或地下电缆沟引入的，而建筑物的整体包括了幕墙、门窗、管道、灯线等都有良好的接地，电缆接入的两端通常要做屏蔽接地的处理，把变电站中的主接地网与地网相连接，防止主地网和其他各地网在通过内外电压时，电位差会对耐受水平较低的设备产生反击。
（二）有针对性的设置户外防雷装置
避免雷电直击的有效措施就是设置避雷线或避雷针，但是避雷装置不能随意设置，如果避雷装置与变电站的距离太近，则极易产生雷电反击，进而造成雷电事故。与此同时，变电站应根据不同设备的需求设置不同种类的避雷装置，一方面可以减少资金的投入，另一方面可以取得更好的避雷效果。如：35KV变电站应在其进线和出线处设置避雷线，其长度为1.0-2.0km；750KV变电站属于超高压线路，其绝缘程度较高，避雷措施出现反击概率比较小，但因其具有较高的线路杆塔，则容易出现雷电绕击的情况，进而产生雷电侵入波，因此须额外设置防雷措施，保证雷电波入侵时的电压低于绝缘程度，而高压输电变电站的避雷措施应设置避雷针架构，且设置在接地装置集中的位置。另外，在户外设置防雷措施时，还应考虑气候条件，对形成雷云概率较小或受到雷击较少的地域，应按照其地域特点来设置避雷措施。如果某地只有很小概率会遭受雷击，但因设置了避雷措施后反而增加了遭受雷击的概率，这样一来不但增加避雷装置投入资金，而且还未起到应有的避雷效果，因此在安装避雷装置时，应根据地域的实际情况考虑避雷装置设置方式。
避雷器作为一种预防雷击的有效设备，不仅可以使输电线路免受雷击，而且能够免受感应雷的危害。对于变电站附近的多种输电线路，其中最容易受到雷电侵入威胁的是35kV及其以下的输电线路，所以应对其给予更多的防雷保护，而避雷器是最好的选择，避雷器能够与架空避雷线结合使用，在避雷线的两端可以设置管型避雷器。而对于10kV的低压输电线路，其防护应选用氧化锌型或一组阀型避雷器。
（三）加强管理所有进出管线
通讯线、气管、水管、电源管、油管等管线均属于导体材质，是产生雷电波入侵的最主要原因，因此应将其直埋到变电站中，增加地网与各管线的连接点。其中，通讯线路较为特殊，应在穿管后再直埋到变电站中，且经过避雷器后方能引入机房。与配电屏直接相连的控制电缆应使用屏蔽电缆，同时电缆的备用芯与金属保护层都应做接地处理，端子箱、配电屏、汇控柜等都无需在散流接地范围内安装在避雷设施中。
结语：
雷电侵入波对变电站安全运行的危害极大，不仅损害了变电站中的电气设备，而且影响变电站对应区域的供电效果。由于变电系统具有复杂性的特点，因此雷电侵入波对其影响的程度也不同。这就需要电力事业的相关学者对雷电入侵波的影响进行深入分析，掌握不同变电站的情况，从而制定出科学的防护措施。
参考文献
[1]朱娟.雷电侵入波对变电站安全运行的影响及防护技术研究[D].华北水利水电大学,2013.
[2]张欣,雷震,许栋栋等.雷电波对电力系统行波故障测距法的影响分析[J].江苏电机工程,2012(01).
[3]司马文霞,兰星,杨庆等.变电站实测雷电侵入波统计特性及测试分析[J].高电压技术,2015(01).
论文作者:常筱萌,杨金刚,王威
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/23
标签：变电站论文; 雷电论文; 设备论文; 防雷论文; 避雷器论文; 线路论文; 避雷线论文; 《电力设备》2016年第11期论文;