变电站运行中的防雷改进措施研究
摘要：在实际运行中，变电站的防雷系统往往会出现各种新情况、新问题，需要进行具体分析与针对性改进。

本文以一座受雷击危害较为严重的110kv变电站发生的雷击事故为例，参照变电站的防雷理论并结合现场实际情况对该变电站的防雷进行了深入细致的分析与研究，提出了改进方案并付诸实施，取得了良好的应用效果。

关键词：变电站；防雷；改进措施
1 概述
变电站的防雷是一项系统工程，为此变电站在设计中已经予以充分考虑。

但是由于各种因素的限制，变电站的防雷设计并不能完全满足现场实际要求。

这就需要根据现场实际运行中暴露出来的问题，进行针对性地改进。

一般来说，变电站的防雷主要由以下几个方面构成：
1.1 对直击雷的防护
变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电站的进线杆塔与室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。

为了防止避雷针落雷时对被保护物产生反击，避雷针与被保护物应保持一定距离。

1.2 对雷电入侵波的防护
变电站的防护雷电入侵波危害的主要方法是在变电站的进线段装设避雷器，在进线段杆塔上装设一段（1～2km）避雷线，以限制雷电流。

另外，在变电站母线上装设避雷器，在用电缆引出的架空
线上电缆接头附近亦装设避雷器。

2 新安太堡110kv变电站概况与雷击事故经过
中煤平朔公司新安太堡110kv变电站是安太堡矿区的主要电源点，共有2路110kv进线，12路35kv出线。

该站双回110kv电源引自朔州地区公用电网，110kv系统和35kv系统均采用双母线接线方式，安装3台40000kva主变压器，110kv设备与主变压器户外安装，35kv设备户内安装。

2011年7月10日当夜雷电活动频繁，19时26分，2#、3#主变压器同时跳闸，同一时刻322、324出线跳闸。

事故发生时运行人员看到站内东北角避雷针有火球落下，表明该站被直击雷击中。

2011年8月25日中午雷电活动强烈，12时44分，2#、3#主变压器同时跳闸，同一时刻322、324出线跳闸，故障特征与第一次较为相似。

两次雷击事故均造成两台主变跳闸，造成大范围停电，给矿区的正常生产与生活造成了严重影响。

因此，必须进行必要的研究，采取相应的改进措施，以避免此类事故频繁发生。

3 两次雷击事故分析
跳闸时事故报文如下：
3.1 2011年7月10日跳闸
3.1.1 19°26′30″ 2#主变102#开关间隙零序保护动作，间隙零序电流i0j=16.20a，间隙零序电压u0j=0.04v；同一时刻3#主变103#开关间隙零序保护动作，i0j=7.40a，u0j=0.01v。

3.1.2 19°26′30″ 35kv出线322#开关过流ⅱ段或限时速断动作，ia=26.31a，ib=26.71a，ic=35.51a；同一时刻35kv出线324#开关过流ⅱ段或限时速断动作，ia=15.36a，ib=15.23a，ic=0.30a。

3.2 2011年8月25日跳闸
3.2.1 12°44′32″ 2#主变102#开关间隙零序保护动作，间隙零序电流i0j=18.33a，间隙零序电压u0j=0.02v；同一时刻3#主变103#开关间隙零序保护动作，i0j=9.98a，u0j=0.04v；
3.2.2 19°26′30″ 35kv出线322#开关过流ⅱ段或限时速断动作，ia=1.13a，ib=22.67a，ic=1.68a；同一时刻35kv出线324#
开关过流ⅱ段或限时速断动作，ia=20.26a，ib=11.26，ic=0.22a。

根据事故报文，结合现场实际情况，可初步作出以下结论：（1）该站由于供电安全需要，35kv侧采用中性点直接接地方式，所以本站3台主变压器均采用y，yn0接线组别。

根据地方电网要求，1#主变中性点直接接地，2#、3#主变中性点不接地。

雷击事故发生时，电网产生了很大的零序电流并反映到3台主变，其中1#
主变中性点直接接地，零序电流通过中性点接地开关流入大地，零序保护未动作；而2#、3#主变中性点不接地，零序电流在中性点保护间隙放电瞬间流入大地，同时造成间隙零序保护动作跳闸。

（2）两次故障均造成322#、324#开关跳闸。

经运行人员指认，322#、324#同塔双回35kv线路与110kv向安双回线（其中一路为该站电源）有较长一段在山顶并行且距离较近。

两次主变跳闸的同时，322#、324#同塔双回线路也同时跳闸，这表明两种电压等级线
路平行接近的环境影响是35kv双回线雷击跳闸的可能原因。

现场调查发现，本站建在山南侧坡上，变电站南侧为季节河河滩，因雷电易向低电阻率河滩侧活动，从山坡向本站落雷的可能性较大。

（3）两次雷击造成2#、3#主变间隙零序保护动作跳闸，降低了2#、3#主变中性点工频电压，对主变起到保护作用。

但调查发现该站三台主变间隙保护为棒-棒间隙，用细螺纹调节间距，但有较严重锈蚀；经多次放电，棒端的放电尖端形状受到破坏。

（4）第一次雷击时雷击运行人员看到站内东北角避雷针有火球落下，表明有直接雷击中，但站内无设备未损坏，表明防直击雷设施起到作用，接地装置也满足防直击雷要求。

但经现场调查与计算，变电站南侧两支架构避雷针高度不足，保护高度为7.3m，低于110kv 设备高度11.0m，出现雷电保护失效的”锅底区”，失效区内设备雷击损坏可能性是存在的。

4 改进方案
通过事故分析，新安太堡110kv变电站发生雷击事故的原因是多方面的，需要多方面着手，多管齐下，才能减小雷击事故发生的概率。

按照改进系统防雷保护的薄弱环节、改善继电保护总体功能等原则，具体实施如下方法。

4.1 为了减少线路雷击接地故障，首先应校验110kv架空线路避雷线的保护范围。

如保护范围存在死区，可考虑在该范围110kv杆塔上装设线路避雷器。

现变电站内110kv进线侧无避雷器，考虑到本站常用方式为一线投运、另一线备用，进线侧增设避雷器后，可
以防止雷电波侵入进线端而损坏站内设备。

4.2 110kv与35kv线路平行临近的区段落雷可能性较大，为了改善该段线路的防雷性能，应在110kv与35kv线路平行临近的区段的山顶铁塔上加装两到三组线路避雷器。

4.3 为防止避雷针防雷死区可能导致的直击雷造成设备损坏，应在2#、3#变压器之间架构上加装一支避雷针，在35kv主墙外加装一支避雷针，可彻底消除防雷死区。

4.4 110kv供电线路首端所设置的零序过流ⅱ段与主变间隙零序时间整定值均为0.5s，会出现谁先“跑完时间”导致跳闸的“出口竞赛”，时间定值配合应作调整。

从保护主变和减少系统潮流扰动双重考虑，应调低间隙动作时间。

4.5 变电站中性点间隙保护应当完善。

三台主变间隙保护为棒-棒间距，存在有严重的锈蚀和棒端受损，间隙存在差异，应改为球形间隙并做高压试验确定间距。

5 结束语
经过将近半年的研究与整改，上述措施已经付诸实施。

在2012年雷雨季，雷电活动强度与2011年相当，而新安太堡110kv变电站未发生类似的雷击事故，初步判断这些措施已经产生了积极的作用。

实践证明，新安太堡110kv变电站的防雷研究取得了一定的成果，产生了较大的应用与推广价值，为其它受雷击危害较重的变电站提供了一种解决问题的思路。

参考文献
[1]秦家远，阮江军.变压器中性点过电压综述[j].华中电
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