维普资讯 http://www.cqvip.com ５０ 《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．４） 文章编号：１００４－－２８９Ｘ（２００６）０４一ｏ０５Ｏ—Ｏ３ 变配电所的防雷保护方法和措施 吕俊霞 （河南工业职业技术学院电气工程系，河南 南阳４７３００９） 摘 要：雷电对于电力设施、电气设备等具有很强的破坏力。变配电所是供电系统的枢纽，在我国的工业及日常用 电等方面占有重要的地位。因此，对于电力系统中的变配电所要进行防雷保护。 关键词：变电所；配电所；雷电；保护 中图分类号：ＴＭ８６３ 文献标识码：Ｂ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｖ Ｊｕｎ—ｘｉａ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐ．，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｙａｎｇ ４７３００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｓ ｈａｖｅ ｓｔｒｏｎｇ ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｕｓｔ ｂｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｂｓｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｔｈｕｎｄｅｒ ａｎｄ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ １ 引言 变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配 电的任务。因此，变配电所是供电系统的枢纽。 电危险。 ３过电压的分类 过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过 正常工作要求的电压。在电力系统中，按过电压产生的 不同原因，可分为内部过电压和雷电过电压两大类。 内部过电压是由于电力系统本身的开关操作发生 ２雷电的形成及电性质破坏作用 雷电是带有电荷的雷云之间或雷云对大地（或物 体）之间产生急剧放电的一种自然现象。 雷电的特点是：时间短、电流强、频率高、感应或冲 击电压大。雷电出现的地方可能对电气设备、建筑物造 故障或其它原因，使系统的工作状态突然改变，从而在 系统内部出现电磁能振荡而引起的过电压。 内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等形 式。操作过电压是由于系统中的开关操作、负荷骤变故 成破坏，对人畜造成伤害，甚至可能造成爆炸、火灾事 故。 障而出现断续性电弧引起的过电压。谐振过电压是由 于系统中的电路参数（Ｒ、Ｌ、Ｃ）在不利组合时发生谐振 而引起的过电压，包括电力变压器铁心饱和而引起的 铁磁谐振过电压。 运行经验证明，内部过电压一般不会超过系统正 雷击时，雷电流很大，其幅值可达数十到数百 ｋＡ；雷电的放电时间很短，通常只有５Ｏ～ｌＯ０￣ｓ；放电 陡度甚高，每 ｓ达５０ｋＡ；雷电压极高，感应雷一般可 达３００￣－－４００ｋＶ，直击雷电压更高。雷电有很大的破坏 力，它会造成设备或设施的损坏，造成大面积停电或生 命财产的损失。电性质的破坏作用表现如下：在数十万 至数百万伏的冲击电压可能毁坏发电机、电力变压器、 常运行时相对地（即单相）额定电压的３～４倍，因此对 电力线路和电气设备的威胁不是很大。 雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，它是 由于电力系统内的设备或建筑物遭受来自大气中的雷 击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压极高，对供 电系统危害极大，必须加以防护。 ３．１雷电过电压的基本形式 ３．１．１直接雷击 断路器、绝缘子等电器设备的绝缘，烧断电线或劈裂电 杆，造成大面积停电；绝缘损坏可能引起短路、导致火 灾或爆炸事故；还会造成高压窜入低压，引起严重触电 事故；巨大的雷电流流入地下时，会在雷击点及其连接 的金属部分产生很高的接触电压或跨步电压，造成触 维普资讯 http://www.cqvip.com 《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．４） 它是雷电直接击中电气设备、线路或建筑物，其过 电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，从而 产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电 磁波效应和闪络放电。另外，雷电流通过导体时，在拐 角处及平行导体间也会产生很大的作用力，这也有很 大的破坏作用。这种雷电压称为直击雷。 线路或设备直接受到雷击，其产生的过电压对电 气设备危害最大。架空线路遭到雷击，不仅危害线路本 身，而且雷电还会沿导线传播到发、变、配电所，从而危 害正常运行，严重时还会引起火灾、房屋倒塌或损坏电 气设备。 ３．１．２间接雷击 它是雷电未直接击中电力系统中的任何部分而由 雷电对设备、线路或其它物体的静电感应所产生的过 电压，即雷电流产生的电磁效应和静电效应。主要在雷 电流的电场剧烈变化或静电电荷在金属上和电气线路 上产生很高的电压，危及设备和运行人员的安全。这种 雷电过电压称为感应过电压或感应雷。 当建筑物、构筑物或架空线路上有雷云时，在建筑 物、构筑物或架空线路上便会感应出与雷云所带电荷 性质相反的电荷。雷云在其它地方放电后，云与大地之 间的电场消失了，但聚集在建筑物、构筑物的顶部或线 路上的电荷不能立刻散去，而向地面流散或向线路两 端流动，此时建筑物、构筑物的顶部或线路对地面便有 很高的电位，形成感应过电压。它往往造成屋内电线、 金属管道和大型金属设备放电，引起火灾、爆炸，危及 人身安全或对供电系统造成危害。 过电压保护的目的是为了防止电气设备绝缘遭受 过电压的破坏。在过电压作用下如不采取措旎，电气设 备的绝缘将会被击穿而造成设备损坏和停电等事故。 对于大气电压，要设法防止它侵入电气设备，并采 取相应措旎将它尽可能降低到不致造成损坏的程度。 对于内部过电压，则要了解它产生的原因及其特性，然 后针对性的采取相应措旎，以防止其危害。 ４变配电所的防雷保护 ４．１防雷保护的必要性 变配电所是电力系统的枢纽，担负着电网供电的 任务。由于变配电所和架空线直接相连接，而线路的绝 缘水平又比变配电所内的电气设备高，因此沿着线路 侵入到变配电所的雷电波的幅值很高。如果没有相应 的保护措旎，就有可能使变配电所内的主变压器或其 它电气设备的绝缘损坏。而变配电所一旦发生雷击事 ５１ 故，将使设备损坏，造成大面积停电，给工农业生产和 人们的日常生活带来重大损失和严重影响。所以，对于 变配电所而言，必须采取有效的措旎，防止雷电的危 害。 ４．２防雷保护措施 ４．２．１ 装设避雷针保护整个变配电所建筑物以免直 接雷击 避雷针是利用尖端放电原理，避免设置处所遭受 直接雷击。同时变压器、其它电气设备或建筑物均在其 保护范围内，以防止遭到直击雷的破坏。 避雷针可单杆，也可利用户外配电装置的构 架或投光灯的杆塔。但变压器的门型构架不能用来装 设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪 络放电。 选择避雷针的安装地点时，避雷针及其接地 装置与配电装置之间应保持以下距离：在地上，由 避雷针到配电装置的导电部分之间，以及到变电所电 气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于５ｍ； 在地下，由避雷针本身的接地装置与变配电所接 地网间最近的地中距离一般不小于３ｍ。 ４．２．２ 装设架空避雷线及其它避雷装置作为变电所 进出线段的防雷保护 这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿 高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设 备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。 ３５ｋＶ电力线路一般不采用全线装设架空避雷线 的方法来防直击雷，但为防止变电所附近线路上受到 雷击时雷电沿线路侵入变电所破坏设备，需在变电所 进出线１～２ｋｍ段内装设架空避雷线作为保护，使该 段线路免遭直接雷击。 为使保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的 过电压有所，一般可在架空避雷线的两端装设管 型避雷器，其接地电阻不得大于１０ｉ２。 对于电压３５ｋＶ、容量３２００ｋＶＡ以下的一般负荷 变电所，可采用简化的进出线段保护接线方式。 对于１０ｋＶ以下的高压配电线路进出线段的防雷 保护，可以只装设ＦＺ型或ＦＳ型阀型避雷器，以保护 线路断路器及隔离开关。 ｔ ４．２．３装设阀型避雷器对沿线路侵入变电所的雷电 波进行防护 变配电所的进出线段虽已采取防雷措旎，但雷电 波在传播过程中也会逐渐衰减，沿线路传入变电所内 的部分，其过电压对内设备仍有一定危害，特别是对价 维普资讯 http://www.cqvip.com ５２ 值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是如此。故在变压 器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。 ６～１０ｋＶ变电所中，阀型避雷器与被保护的变压 器间的电气距离，一般不应大于５ｍ。为使任何运行条 件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段 母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。 ４．２．４低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区，防止雷电波沿低压线路侵入 而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点 不接地时（如ＩＴ系统），其中性点可装设阀式避雷器 或金属氧化物避雷器或保护间隙。 需要注意的是，防雷系统的各种钢材必须采用镀 锌防锈钢材，连接方法要用焊接。圆钢搭接长度不小于 ６倍直径，扁钢搭接长度不小于２倍宽度。 在装设避雷针时，应注意： （１）为防止雷击避雷针时雷电波沿导线传入室内， 危及人身安全，所以照明线或电话线不要架设在 的避雷针上； （２）避雷针及其接地装置，不要装设在人们经 常通行的地方，并距离道路大于或等于３ｍ，否则应采 取均压措施，或铺设厚度为５Ｏ～８０ｍｍ的沥青加碎石 层。 ５变配电所的进线保护 ５．１一般变配电所的进线保护 除了直击雷和感应雷外，当线路上受雷击时，雷电 进行波就会沿着线路向变配电所袭来，由于线路的绝 缘水平较高，侵入变配电所的雷电进行波的幅值往往 很高，就有可能使主变压器和其它电气设备发生绝缘 损坏事故。此外，由于变配电所和线路直接相连，线路 分布广，长度较长，遭受雷击的机会也较多，所以对变 配电所的进线线段必须有完善的保护措施，这是能否 保证设备安全运行的关键。 对于未沿全线装设避雷线的３５～ｌ１Ｏｋｖ的线路， 为了保证变配电所的安全，在变配电所的进线段１～ ２ｋｍ长度内应采用避雷线保护。 当变配电所上有了避雷线保护以后，就可以防止 在变电所附近的线路导线上落雷。如果雷落在了保护 线的首段，雷电波就会沿着线路侵入变配电所。如果进 线端采用钢筋混凝土杆木横担或磁横担等电路，为了 从进线端以外沿导线侵入的雷电波的幅值，应在 进线端的首端装设一组管型避雷器，保护段内的杆塔 《电气开关￣（２００６．Ｎｏ．４） 工频接地电阻不应大于１ＯＱ。钢塔和钢筋混凝土杆铁 横担线路以及全线有避雷线的线路，其进线段的首端 可不装设管型避雷器。 ５．２ ３５ｋＶ及以上电缆段的变配电所的进线保护 变配电所的进出线３５－－．．１００ｋＶ均有采用电缆，有 三芯电缆，也有单心电缆，其保护线也应不同。在电缆 和架空线的连接处应装设阀型避雷器保护，其接地必 须与电缆的金属外皮线连接。 当电缆长度不超过５０ｍ或根据经验算法装设一 组避雷器即能满足保护要求时，可只装设一组阀型避 雷器；当电缆长度超过５０ｍ，而且断路器在雨季可能经 常短路运行，应在电缆末端装设管型避雷器或阀型避 雷器。此外，靠近电缆段的ｌｋｍ架空线路上还应架设 避雷线保护。 ５．３小容量变配电所的简化保护 对于３５ｋＶ负荷不很重要且容量较小的变配电 所，采取简化的防雷保护方式，对绝缘正常的变压器绝 大部分还是可以保证安全运行的，特别在雷电不太强 烈的地区采取简化的防雷保护方式是可行的。 ５．４ ６～１ＯｋＶ变配电所配电装置的保护 ６～１０ｋＶ变配电所的每段母线上和每路架空进 出线上都应装设避雷器。架空进线采用双回路塔杆，有 同时遭到雷击的可能，在确定避雷器与主变压器的最 大电气距离时，应按一路考虑，而且在雷雨季节中应避 免将其中的一路断开。 综上所述，只要我们正确合理的选择变配电所的 防雷保护措施及接地保护方式，保证电力系统的长期 安全稳定运行，我们就能尽可能减小和防止雷电的危 害。 参考文献 Ｅｌｉ谈文华，万载扬．实用电气安全技术ＥＭ－］．机械工 业出版社，１９９８年６月 Ｅ２］唐定曾，唐海。建筑电气技术［Ｍ］。机械工业出版 社，１９９８年６月 Ｅ３］张永飞．电工技能实训教程ＥＭ－］．西安电子科技 大学出版社，２００５年１月 Ｅ４］ 卫福娟．变电所的防雷保护．上海电机高专学报 ＥＪ］．２００２年第３期 收稿日期 ２００６－－０１一Ｏ８ 作者简介：吕俊曩（１９６３．１２一）女，河南新多人，河南工业职业技术学院 电气工程系讲师。
