王勝國

(武漢聯(lián)動設(shè)計股份有限公司  湖北武漢  430073)

摘要:  雷電是一種壯觀的自然現(xiàn)象。由于雷電電壓很高、雷電流甚大,所以它對于變電站等電力、電氣設(shè)施具有極強的破壞性。而變電站是生產(chǎn)和輸送電能的重要環(huán)節(jié),在我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活用電等方面占有重要的地位。因此,對于電站需要進行防雷保護。,分析了雷電的形成危害和雷擊所造成的嚴重后果,針對變電所和發(fā)電廠的具體情況和特點,提出了相應(yīng)的防雷保護措和方法。

關(guān)鍵詞:  發(fā)電廠;變電站;防雷;措施

1.大氣過電壓的形式及其危害性

1.1大氣過電壓的形式

1.1.1直擊雷

線路或設(shè)備直接受到雷擊,對電氣設(shè)備危害極大。架空線路遭雷擊,不僅危害線路本身,而且雷電還會沿導(dǎo)線傳播到發(fā)電廠、變電所、配電所,從而危害發(fā)電廠、變電所、配電所的正常運行,嚴重時還會引起火災(zāi)、房屋倒塌或損壞電氣設(shè)備。

1.1.2感應(yīng)雷

雷云向其他地方放電之后。云與大地之間的電場消失了,但聚集在建筑物、構(gòu)筑物頂部或線路上的電荷并不能立刻散去,而是向地面流散或向線路兩端流動,此時建筑物、構(gòu)筑物的頂部或線路對地面有很高的電位,形成感應(yīng)過電壓。它往往會造成屋內(nèi)電線、金屬管道和大型金屬設(shè)備放電,引起火災(zāi)、爆炸,危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成危害。

1.1.3行波

當雷擊架空輸電線路或在輸電線上發(fā)生感應(yīng)雷時,雷電流以電磁形式沿架空輸電線路侵入發(fā)電廠,擊壞電器設(shè)備。由于過電壓行波侵入,而造成的雷害事故幾乎占整個雷害事故的一半左右。

1.2雷電的主要危害

1.2.1雷電放電時產(chǎn)生高溫損壞設(shè)備

帶電雷云對地面物體發(fā)生放電時,雷電流可達幾十千安,甚至幾百千安。如此大的電流即使持續(xù)的時間非常短,也能在通道上產(chǎn)生大量的熱,其溫度最高可達幾萬度。顯然,這樣強烈的弧光若與易燃、易爆物質(zhì)相接觸,必然會引起燃燒、爆炸或造成火災(zāi)。如果廠房的屋頂是可燃的,雷擊時就可能引起火災(zāi)。

1.2.2雷電放電時產(chǎn)生強烈的機械效應(yīng)造成廠房或設(shè)備損壞

當雷電流通過木材內(nèi)部的纖維縫隙或磚結(jié)構(gòu)的縫隙時,由于產(chǎn)生很高的溫度,會使附近空氣激烈膨脹,水分及其他物質(zhì)迅速分解為氣體而呈現(xiàn)極大的機械力;再加上靜電排斥力的作用,將對地面結(jié)構(gòu)造成嚴重的劈裂,甚至使木柱變?yōu)樗樾肌．斃讚粼跊]有避雷針的磚制煙囪上時,破壞力尤為嚴重。據(jù)統(tǒng)計,有許多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的煙囪在遭受雷擊時曾被打壞過。

1.2.3雷電放電時靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的作用對廠房和設(shè)備造成破壞由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電壓可以擊穿數(shù)十厘米的空氣間隙,這對于裝有易燃、易爆物質(zhì)的倉庫來說,無疑是很危險的。此外,由于靜電感應(yīng)的作用,建筑物的金屬物體之間也可能產(chǎn)生火花放電。

1.2.4雷電放電時會造成人員傷亡

當雷擊大樹時,人在樹下避雨有可能遭到雷擊。當雷擊避雷器時由于雷電流向四周發(fā)散,若有人在附近地面走動,也可能由于跨步電壓的作用而造成傷亡。

2.變電站的防雷保護措施

2.1裝設(shè)避雷針保護整個變電站建筑物以免直接雷擊

避雷針可以防護直擊雷。避雷針可以單獨立桿,也可以利用戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的桿塔;但變壓器的門型構(gòu)架不能用來裝設(shè)避雷針,以防止雷擊產(chǎn)生的過電壓對變壓器發(fā)生閃絡(luò)放電。

2.2裝設(shè)架空避雷線及其他避雷裝置作為變電站進出線段的防雷保護這主要是用來保護主變壓器,以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所損壞了主變電所的這一關(guān)鍵設(shè)備。為此,要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。

35KV電力線路,一般不采用全線裝設(shè)架空避雷線的方法來防直擊雷,但為防止變電所附近線路上受到雷擊時雷電沿線路侵人變電所破壞設(shè)備,需在變電所進出線1-2km段內(nèi)裝設(shè)架空避雷線作為保護,使該段線路免遭直接雷擊。

為使上項保護段以外的線路受雷擊時侵入變電所內(nèi)的過電壓有所限制,一般可在架空避雷線的兩端裝設(shè)管型避雷器,其接地電阻≤10歐。

對于電壓35KV、容量3200KVA以下的一般負荷變電所,可采用簡化的進出線段保護接線方式。

2.3裝設(shè)閥型避雷器對沿線路侵入變電站的雷電波進行防護

變電所的進出線段雖已采取防雷措施,且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減,但沿線路傳人變電所內(nèi)的部分,其過電壓對內(nèi)設(shè)備仍有定危害。特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。故在變壓器母線上,還應(yīng)裝設(shè)一組閥型避雷器進行保護。

6-10KV變電所中,閥型避雷器與被保護的變壓器間的電氣距離般不應(yīng)大于5m。為使任何運行條件下,變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護,當采用分段母線時,其每段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。

2.4低壓側(cè)裝設(shè)避雷器

主要用在多雷區(qū),以防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器的低壓側(cè)中性點不接地時,其中性點可裝設(shè)型避雷器或金屬氧化物避雷器,保護間隙。