变电站线路侧设备雷击损坏原因及对策

　　摘要：近年来我局多个变电站遭受雷电侵入波造成线路侧断路器、电流互感器设备损坏的情况，如灰山港变电站灰钢线404断路器、香铺仑变电站香三线408电流互感器、三眼潭变电站香三线404断路器和电流互感器、琼湖变电站琼三线402断路器等。

　　关键词：线路,雷击,措施

　　一、我局变电站设备损坏主要原因思考和分析如下：

　　1、输变电规模逐年扩大，线路、变电站数量大幅增加的同时雷击概率也大大增加，并且我省雷电活动强烈，雷电强度呈上升趋势(具体可见湖南雷电定位系统工作总结)。

　　2、线路开关热备用状态遭雷击或运行时遭多重雷击

　　香铺仑变408电流互感器、三眼潭404断路器和电流互感器、琼湖变402断路器此四次设备损坏均是在开关为热备状态时发生雷击造成的。其原因是由于开关热备用或故障跳闸开关断口处于暂时分闸状态，而此四个间隔均无出线侧避雷器，母线避雷器又无法对开关断口进行有效保护，侵入波传至处于开路的开关断口时，发生行波全反射，断口承受的过电压幅值将增加到侵入波电压的2倍，导致开关断口内或电流互感器外绝缘不能承受而击穿，随后在工频电弧作用下发生爆炸。灰山港404断路器处于正常运行线路遭受多重雷击时也会发生类似断口击穿事故，即线路遭受第一次雷击开关跳闸后，在重合闸期间线路再次遭受雷击，导致开关断口绝缘击穿随后在工频电弧作用下发生爆炸。

　　3、为什么过去35kV设备较少发生此类情况?

　　近年变电站无油化改造，广泛采用SF6断路器，相对早期油断路器，SF6断路器的断口开距小，冲击伏秒特性平坦，在较大陡度雷电波作用下，断路器断口内绝缘强度可能低于外绝缘，导致断路器断口绝缘击穿故障。目前35kV电流互感器广泛采用的是树脂浇注式TA，此类干式TA较之与以前广泛采用的瓷套充油式TA的外绝缘更加容易发生劣化。在长期紫外线照射及电化学作用下树脂绝缘性能逐步发生不可逆的劣化从而绝缘性能逐渐下降，在过电压作用下其绝缘薄弱点将发生击穿。

　　4、为何我局发生此类设备损坏集中在35kV电压等级

　　我局10kV电压等级线路出线均装设有避雷器，当然不会发生此类设备损坏。110kV及以上电压等级系统较少发生的原因有二：一是有效接地系统该电压等级设备绝缘水平较高能够耐受大部分雷电过电压;二是线路全线均架设避雷线，直击和绕击概率较低。

　　大气过电压保护通常靠三道防线：一是在变电站内设计避雷针，以屏蔽雷电波从大气空间入侵;二是在进线开关线路侧安装避雷器，以限制从线路上侵入雷电波过电压的幅值;三是在断路器或隔离开关后面、主变附近的母线上装避雷器，以限制从线路上侵入雷电波过电压的幅值。

　　二、防止发生此类雷电侵入波造成设备损坏现场可以采取的措施：

　　1、架空出线侧加装避雷器

　　敞开式变电站一般母线和主变压器已安装避雷器，出线侧则没有安装。按2km进线段考虑，变电站母线避雷器在单回进线保守情况下保护距离均能有效保护出线设备，但在线路开关分断状态下无法有效保护开关断口，必须加装出线避雷器。在变电站出线加装避雷器，是保护热备用和频遭雷击线路开关免遭侵入波损坏的最有效措施，同时可降低入侵雷电波幅值，使主变压器和母线处过电压水平大大降低，减小变电设备损坏概率。目前，500kV变电站和GIS站每回出线、甚至主变压器和母线均已安装避雷器，其运行经验表明侵入波事故较少，处于可接受水平。因此，变电站出线加装避雷器是可行的，能有效保护变电设备免遭侵入波损坏，最大限度减少雷害事故，提高变电站安全可靠性。由于线路为新投运设备，沿线气象资料与环境情况仍在积累当中，在这种情况下，建议针对雷击故障点加装避雷器。

　　建议采取“差绝缘”的方式解决双回掉闸问题。即一路提高线路绝缘性能，另一路维持原状，雷击时线路薄弱点遭雷击掉闸，从而避免双回掉闸，可采取一路加装间隙，另一路不装;或一路增加爬电距离，另一路不变。

　　2、合理安排运行方式

　　在没有满足第一条的情况下，根据电网实际运行状况合理安排运行方式，尽量避免在没有出线侧避雷器的开关安排热备用。

　　3 避雷器的接地引下线要"三位一体"，即避雷器接地引下线、配电变压器的金属外壳和低压侧中性点这三点要先连接一起，然后共同与接地相连接。接地电阻要符合规定：100kVA以下的接地电阻应不大于10Ω，100kVA及以上的接地电阻应不大于4Ω。

　　4 要使用正规厂家的合格产品，安装高低压侧避雷器之前，要进行检查、试验，杜绝使用劣质避雷器。避雷器应垂直安装，不得倾斜，引线连接要牢固。

　　5 高压侧避雷器应安装在跌落保险器的下侧，距变压器端盖0.5m以上。这样，既可以靠近变压器，减少雷击时引下线电感对配变的影响;又可以避免进行避雷器维护检修时整条线路停电;还可以防止避雷器爆炸而损坏变压器瓷套管等。

　　6 加强管理，一要实行工程验收交接制度和运行管理考核制度;二要定期巡视检查避雷器、接地引线连接点和测试接地电阻值，及时处理检测时发现的问题，保证避雷器起到应有的作用。

　　7避雷器安装位置的确定

　　经过考虑研究，决定在直线绝缘子串和耐张绝缘子串上安装避雷器的方式，安装的具体位置。考虑到在直线杆塔(垂直绝缘子串)上避雷器安装位置紧临绝缘子串，此时绝缘子串上的电压分布是否会影响避雷器的电位分布，继而影响避雷器的泄漏电流，从而加速避雷器的劣化过程，缩短避雷器的使用寿命，为此在沙河试验大厅进行了模拟试验，试验的结果显示，避雷器的这种安装位置对于避雷器的使用寿命影响很小，也基本不会影响带电试验的试验结果。

　　考虑到杆塔的海拔高度、地形地貌以及避雷器的保护范围，并且考虑到水平排列的三相的中间相(B相)基本上不会遭受直击雷，而三角形排列的顶相由于易遭雷击而需安装避雷器(如130 号杆)等原则，在杆塔上装设了复合绝缘外套氧化锌避雷器，

　　8 建造防雷安全区,规范线路的防雷措施

　　地方政府应在财力允许的情况下,在雷击多发区域和田间地头建造一些避雷场所,为群众提供一个雷雨天气安全的防护避险场所。由于农村旧房大多都是架空线路,易引发雷电灾害。线路在门户前套在15 m长的钢管埋地引入或改15 m长的屏蔽线入户,并使屏蔽线两头接地,就可以把线路感应的大部分雷电流通过屏蔽层和钢管引入地。电话线路入户时应将其绝缘子(如通信蝶式绝缘子)的铁脚接地。在架设电视天线时,一定要在天线的旁边架设金属避雷针并保持≥3 m的安全距离,用避雷针来保护天线。

　　三、结束语

　　在实际中，线路侧设备的防雷保护是一项系统工程，需要因地制宜，根据不同环境和和特点，合理地选择防雷保护措施，有效地防止雷害事故，保证用户的安全用电。

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文章名称： 变电站线路侧设备雷击损坏原因及对策

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