供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí),電氣設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下,但是由于雷擊的原因,供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值,通常情況下變電所雷擊有兩種情況: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)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。其具體表現(xiàn)形式如下:

      1、直擊雷過電壓。雷云直接擊中電力裝置時(shí),形成強(qiáng)大的雷電流,雷電流在電力裝置上產(chǎn)生較高的電壓,雷電流通過物體時(shí),將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

      2、感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上方,由于靜電感應(yīng),在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷,在雷云對大地放電時(shí),線路上的電荷被釋放,形成的自由電荷流向線路的兩端,產(chǎn)生很高的過電壓,此過電壓會對電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。

      因此,架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過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,勢必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞,引發(fā)事故。

      （1）變電所防雷的原則

針對變電所的特點(diǎn),其總的防雷原則是將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散(外部保護(hù));阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波(內(nèi)部保護(hù)及過電壓保護(hù));限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓幅值(過電壓保護(hù))。這三道防線,相互配合,各行其責(zé),缺一不可。應(yīng)從單純一維防護(hù)(避雷針引雷入地———無源保護(hù))轉(zhuǎn)為三維防護(hù)(有源和無源防護(hù)),包括:防直擊雷,防感應(yīng)雷電波侵入,防雷電電磁感應(yīng)等多方面系統(tǒng)加以分析。

      1、外部防雷和內(nèi)部防雷

避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故;而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防雷,需要對進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜,金屬管道等都要連接防雷、及過壓保護(hù)器,并實(shí)行等電位連接。

      2、防雷等電位連接

為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差,就特別需要實(shí)行等電位連接,電源線、信號線、金屬管道等都要通過過電壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接,各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接,各個(gè)局部等電位連接棒互相連接,并 *后與主等電位連接棒相連。

      （2 ）變電所防雷的具體措施

變電所遭受的雷擊是下行雷,主要雷直擊在變電所的電氣設(shè)備上,或架空線路的感應(yīng)雷過電壓和直雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。因此,避免直擊雷和雷電波對變電所進(jìn)線及變壓器產(chǎn)生破壞就成為變電所雷電防護(hù)的關(guān)鍵。

      1、變電所應(yīng)裝設(shè)避雷針對直擊雷進(jìn)行防護(hù)

架設(shè)避雷針是變電所防直擊雷的常用措施,避雷針是防護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接收器,其作用是把雷電吸引到避雷針身上并安全地將雷電流引入大地中,從而起到保護(hù)設(shè)備效果。變電所裝設(shè)避雷針時(shí)應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)。

      2、變電所的進(jìn)線防護(hù)

要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陂度就必須對變電所進(jìn)線實(shí)施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí),將有行波導(dǎo)線向變電所運(yùn)動,起幅值為線路絕緣的 50%沖擊閃絡(luò)電壓,線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此,在接近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線,當(dāng)遭受雷擊時(shí),勢必會對線路造成破壞。

      3、變電站對侵入波的防護(hù)

變電站對侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前, SFZ 系列閥型避雷器,主要有用來保護(hù)中等及大容量變電所的電氣設(shè)備。FS 系列閥型避雷器,主要用來保護(hù)小容量的配電裝置。

      4、變壓器的防護(hù)

變壓器的基本保護(hù)措施是在接近變壓器處安裝避雷器,這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。

裝設(shè)避雷器時(shí),要盡量接近變壓器,并盡量減少連線的長度,以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時(shí),避雷器的連線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起,這樣就有效減少了雷電對變壓器破壞的機(jī)會。

變電站的每一組主母線和分段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器,用來保護(hù)變壓器和電氣設(shè)備。各組避雷器應(yīng)用 *短的連線接到變電裝置的總接地網(wǎng)上。避雷器的安裝應(yīng)盡可能處于保護(hù)設(shè)備的中間位置。

      5、變電所的防雷接地

變電所防雷保護(hù)滿足要求以后,還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè) 的接地網(wǎng), 然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求,或者在防雷裝置下敷設(shè)單獨(dú)的接地體。

      6、變電所防雷感應(yīng)

采取防雷感應(yīng)保護(hù)的措施主要有:多分支接地引線,減少引線雷電流;改善匯流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),減少引下線對弱電設(shè)備的感應(yīng);除了在電源入口裝設(shè)處壓敏電阻等限制過壓裝置外,還可在信號線接入處使用光耦元件;所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜,屏蔽層共用一個(gè)接地極;在控制室和通信室鋪設(shè)等電位,所有電氣設(shè)備的外殼均與等電位匯流排連接。