1引言

變電所是電力系統(tǒng)防雷的重要保護(hù)設(shè)施,如果發(fā)生雷擊事故,將造成大面積的停電,嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活。因此要求變電所的防雷措施必須十分可靠。

2變電所遭受雷擊的來(lái)源及解決方法

(1)雷擊的來(lái)源。一是雷直擊于變電所的設(shè)備上;二是架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。

(2)變電所對(duì)于直擊雷的保護(hù)一般采取裝設(shè)避雷針或采用沿變電所進(jìn)線段一定距離內(nèi)架設(shè)避雷線的方法解決。

(3)架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊雷過(guò)電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所,是導(dǎo)致變電所雷害的主要原因,若不采取防護(hù)措施,勢(shì)必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞,引發(fā)事故。在變電所內(nèi)裝設(shè)避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值,使電氣設(shè)備的過(guò)電壓不致于超過(guò)其沖擊耐壓值。而變電所的進(jìn)線段上裝設(shè)保護(hù)段的主要目的,在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。

3變電所裝設(shè)避雷針的原則

所有被保護(hù)設(shè)備均應(yīng)處于避雷針(線)的保護(hù)范圍之內(nèi),以免遭受雷擊。

當(dāng)雷擊避雷針時(shí),避雷針對(duì)地面的電位可能很高,如它們與被保護(hù)電氣設(shè)備之間的絕緣距離不夠,就有可能在避雷針遭受雷擊后,使避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間發(fā)生放電現(xiàn)象,這種現(xiàn)象叫反擊。此時(shí)避雷針仍能將雷電波的高電位加至被保護(hù)的電氣設(shè)備上,造成事故。不發(fā)生反擊事故的避雷針與電氣設(shè)備之間的距離稱為避雷針與電氣設(shè)備之間防雷最小距離。

4避雷針與電氣設(shè)備之間防雷最小距離的確定

雷擊避雷針時(shí),雷電流流經(jīng)避雷針及其接地裝置,為了防止避雷針與被保護(hù)設(shè)備或構(gòu)架之間的空氣間隙被擊穿而造成反擊事故,空氣間隙必須大于最小安全凈距。

為了防止避雷針接地裝置與被保護(hù)設(shè)備或構(gòu)架之間在土壤中的間隙被擊穿而造成反擊事故,空氣間隙必須大于最小安全凈距。

5裝設(shè)避雷針的有關(guān)規(guī)定

對(duì)于35kV及以下的變電所,因其絕緣水平較低,必須裝設(shè)獨(dú)立的避雷針,并滿足不發(fā)生反擊的要求。

對(duì)于110kV以上的變電所,由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高,可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上,因而雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。裝設(shè)避雷針的配電構(gòu)架,應(yīng)裝設(shè)輔助接地裝置,該接地裝置與變電所接地網(wǎng)的連接點(diǎn),距主變壓器的接地裝置與變電所的接地網(wǎng)的連接點(diǎn)的電氣距離不應(yīng)小于15m。其作用是使雷擊避雷器時(shí),在避雷器接地裝置上產(chǎn)生的高電位,沿接地網(wǎng)向變壓器接地點(diǎn)傳播的過(guò)程中逐漸衰減,使侵入的雷電波在達(dá)到變壓器接地點(diǎn)時(shí),不會(huì)造成變壓器的反擊事故。由于變壓器的絕緣較弱,同時(shí)變壓器又是變電所的重要設(shè)備,故不應(yīng)在變壓器的門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針。

由于變電所的配電裝置至變電所出線的第一桿塔之間的距離可能比較大,如允許將桿塔上的避雷線引至變電所的構(gòu)架上,這段導(dǎo)線將受到保護(hù),比用避雷針保護(hù)經(jīng)濟(jì)。由于避雷線兩端的分流作用,當(dāng)雷擊時(shí),要比避雷針引起的電位升高小一些。因此,110kV及以上的配電裝置,可將線路避雷線引接至出線門型構(gòu)架上,但土壤電阻率大于1000Ω·m的地區(qū),應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。對(duì)于35~60kV配電裝置,土壤電阻率不大于500Ω·m的地區(qū),允許將線路的避雷線引接至出線門型構(gòu)架上,但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。當(dāng)土壤電阻率大于500Ω·m時(shí),避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔,進(jìn)變電所一檔線路保護(hù)可用避雷針保護(hù)。

6結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上的分析,變電所的防雷是不可忽視的問(wèn)題,建設(shè)單位和設(shè)計(jì)部門都應(yīng)認(rèn)真考慮,加以重視。

篇2:煤礦變電所防雷措施

1雷云的形成和雷電發(fā)展

雷電是大氣中自然放電現(xiàn)象,一般叫閃電,它的形狀分為線狀、帶狀、片狀和球狀。按空間位置可分為雷云之間和雷云對(duì)大地之間兩類。前者發(fā)生在高空,對(duì)人類危害較小,后者為發(fā)生在雷云對(duì)大地間的落地雷,尤其是負(fù)極性落地雷,對(duì)人體和設(shè)備危害最大,是造成煤礦變電所雷擊事故的主要來(lái)源。雷電與雷云的存在分不開,在天氣悶熱時(shí),熱空氣上升到高空遇到冷空氣,水蒸汽結(jié)成水滴,在重力作用下向下運(yùn)動(dòng),與繼續(xù)上升的熱空氣發(fā)生碰撞出現(xiàn)水滴分離形成微細(xì)水滴,這些水滴隨風(fēng)吹聚形成帶負(fù)電的雷云,雷云是產(chǎn)生雷電放電的前提。負(fù)極性的落地雷的發(fā)展可分為以下三個(gè)階段。

1.1先導(dǎo)放電

當(dāng)天空中有帶負(fù)電電荷的雷云時(shí),由于感應(yīng)作用,地面和地面物體都帶上正電荷,雷云中某處電荷較多就使該處附近電場(chǎng)強(qiáng)度增大,增大到一定值時(shí),就使空氣絕緣被破壞,開始出現(xiàn)游離,形成先導(dǎo)放電通路,方向從雷云向大地逐級(jí)發(fā)展(放電速度約數(shù)10km/s),向下發(fā)展到一定高度時(shí),地面物體可能產(chǎn)生向上的先導(dǎo),它影響下行先導(dǎo)的發(fā)展方向和雷擊點(diǎn)的方位。

1.2主放電

下行先導(dǎo)的極高電位和上行先導(dǎo)的感應(yīng)電荷與大地距離較小,在電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大時(shí),就使剩余的空氣隙被擊穿,游離出來(lái)的電子很快流入大地,大量地面電荷迅速?zèng)_向雷云,就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的光亮和巨大的雷聲。主放電電流極大,大多數(shù)雷電流瞬間幅值約數(shù)10kA,少數(shù)可達(dá)數(shù)百千安。劇變的雷電流產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程,形成雷電沖擊波,使雷擊點(diǎn)周圍的磁場(chǎng)出現(xiàn)很大的變化。雖然主放電時(shí)間只有幾十微秒,但破壞作用極大,造成人畜傷亡、建筑物和設(shè)備損壞及引起火災(zāi)。

1.3余輝放電

主放電后,雷云中的剩余電荷按通路持續(xù)流入大地,形成余輝放電,放電電流隨時(shí)間的延長(zhǎng)而快速減小,只需幾毫秒放電就結(jié)束了。在存在多個(gè)雷云中心時(shí),還會(huì)出現(xiàn)重復(fù)放電,只是放電電流小多了。

2雷電活動(dòng)規(guī)律和雷電流幅值概率

人們?cè)陂L(zhǎng)期實(shí)踐中總結(jié)出雷電活動(dòng)的規(guī)律。按地理環(huán)境的分布規(guī)律是:山區(qū)和熱而潮濕的地區(qū)雷暴高于平原和冷而干燥的地區(qū),內(nèi)陸多于沿海。按地質(zhì)條件易遭雷擊的地點(diǎn)為:土壤電阻小,地表土壤中粘土電導(dǎo)率高;地下埋有金屬礦床等;高聳突出或孤立的建筑物;高壓輸電線路轉(zhuǎn)角等。雷電活動(dòng)時(shí)間大多在白天下午1至9時(shí),雷暴的高峰月為七八月。

3變電所雷擊類型及防雷的首要任務(wù)

煤礦變電所遭受雷擊事故的類型分為三類:一是輸電線路受雷擊時(shí)沿線路向變電所入侵的雷電波;二是雷擊輸電線路附近地面的感應(yīng)雷;三是雷直擊變電所內(nèi)線路和設(shè)備的直擊雷。雷電波與感應(yīng)雷的陡度大、幅值高,危害嚴(yán)重,不采用防雷措施就使變電所的電器設(shè)備絕緣擊穿。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)110~220kV的變電所因雷電波引起的事故率約0.5次/百所.年,直配電機(jī)的損壞率約1.25次/百所.年。

變電所防范雷電波和感應(yīng)雷是防雷的首要任務(wù),對(duì)直擊雷要采取合理的防雷措施,對(duì)高壓輸電線路要用耐雷水平和雷擊跳閘率來(lái)衡量防雷性能優(yōu)劣,確保煤礦變電所安全正常運(yùn)行。

4煤礦變電所對(duì)直擊雷的防護(hù)措施

變電所防護(hù)直擊雷的有效措施就是在變電所安裝避雷裝置。避雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器采用避雷針、帶、線和網(wǎng)。引下線要保證接閃器與大地間有良好連接,接地裝置的電阻應(yīng)不大于10Ω。

在避雷針高于被保護(hù)設(shè)備時(shí),它的保護(hù)范圍包括變電所廠房及室外所有設(shè)備。避雷針就像一把傘,只要把被保護(hù)設(shè)備置于傘蓋的范圍內(nèi),它就能將雷電吸引到自身上,就能把極大的雷電流通過(guò)引下線引入地下的接地裝置,盡快散逸到大地并與異種電荷中和,可以保護(hù)設(shè)備雷擊概率小于0.1%。要防止它們之間造成反擊事故。在采用滾球法計(jì)算時(shí),避雷針保護(hù)范圍縮小,可在建筑物上安裝避雷帶(網(wǎng))。

5煤礦變電所對(duì)雷電波的防護(hù)措施

5.1變電所內(nèi)防護(hù)雷電波措施

變電所內(nèi)的主變電壓最重要,應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)。利用變電所母線安裝閥型避雷器,把它接在主變壓器旁邊。在雷電波入侵到主變壓器時(shí),產(chǎn)生全反射使它們身上的電壓升高,雷電波電壓曲線與閥型避雷器的較平坦的伏秒特性相交,使避雷器動(dòng)作。對(duì)有正常防雷的110~220kV變電所,流過(guò)避雷器的雷電流不大于5kA,在主變壓器沖擊耐壓大于避雷器沖擊放電電壓時(shí),主變壓器得到可靠保護(hù)。要選擇好安裝避雷器的位置,它與主變壓器及其它設(shè)備的距離都應(yīng)小于最大允許電氣距離。一組不滿足要求時(shí)可再增一組。

5.2輸電線路防護(hù)雷電波措施

35~110kV無(wú)避雷線的輸電線路,當(dāng)進(jìn)線段遭雷擊時(shí),雷電波的幅值和陡度會(huì)超過(guò)變電所設(shè)備的耐壓值。在接近變電所1~2km的進(jìn)線段處安裝避雷線就能降低雷電波的陡度,限制流過(guò)變電所閥型避雷器中的雷電流不大于5kA,使進(jìn)線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率大為減小,即使出現(xiàn)也只能在進(jìn)線段外。對(duì)重雷區(qū)及雨季經(jīng)常合閘的情況,還應(yīng)該在進(jìn)線段保護(hù)的首端各安裝一組管型避雷器。

5.3各種變壓器防護(hù)雷電波措施

(1)三相繞組變壓器只須在低壓繞組某相出口處加裝一只避雷器;

(2)自耦變壓器可在高壓、中壓側(cè)與斷路器之間各安裝一組避雷器;

(3)35kV變壓器中性不用保護(hù),110kV變壓器中性接避雷器;

(4)3~10kV配電變壓器采用閥型避雷器,對(duì)多雷區(qū)還要在低壓側(cè)安裝一組氧化鋅避雷器。

5.4直配電機(jī)防護(hù)雷電波措施

在每臺(tái)電機(jī)出線的母線處安裝一組磁吹避雷器,再采用進(jìn)線段保護(hù)措離來(lái)限制流入磁吹避雷器中的雷電流不大于3kA;在電機(jī)母線上安裝電容器,也能限制雷電波陡度,降低幅值,保護(hù)直配電機(jī)匝間及中性點(diǎn)絕緣。