关于110KV变电所的雷害事故分析和防雷改造

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雷电自身包含了巨大的电能，如果直接击中供电线路，就会造成线路击穿，进而引发短路，不仅会给电网造成巨大破坏，还会给居民造成巨大损失。不仅如此，雷电灾害在破坏性巨大的同时，还具有破坏难恢复的特点，在造成事故之后，只能进行重建，难以进行修复。随着110kv电网的建设不断深入，110kV变电所发挥出的作用越来越重要。雷电灾害是影响110kV变电所正常运行的重要灾害，必须深入分析引发雷电灾害事故的原因就是剖析，以便找到对应的措施进行变电所的防雷改造。

一、110kV变电所防雷工作现状及雷电灾害诱因分析

（一）110kV变电所防雷工作现状

就当前实际情况而言，防雷工作在各个变电所中都受到了足够的重视，并且具有可行的防雷工作方案。但是，雷电事故在110kV变电所中仍然时有发生，这就说明防雷工作还有待进一步加强。

比如，在某110kV变电所中，其容量为60MV・A，变电所里具有两台中心点直接接地的变压器。该变电所整体占地800平米，围墙距离四个角5米的地方分别设置了独立避雷针，避雷针的高度为32米，没有和地网形成连接，主要用于防护直击雷对变电所造成的影响。该变电所进线使用双回路，均采用保护角为20度的双避雷线进行防雷保护，塔高18米。在线路末端未设置避雷器，但是母线近变压器一侧安装了避雷器。

（二）110kV变电所雷电灾害诱因

根据对发生过雷电事故的110kV变电所进行调查统计分析，其诱发雷电灾害事故的原因是多个方面的，但是最主要的原因可以分为两类，其一是雷电造成线路传输过电压波，其二是雷电直击变电所。根据上文中所提到的110kV变电所，根据其防雷设施的布置形式，通过滚球发可以计算出其防雷保护范围的最小宽度为2.7米，而在地下埋设上也处于正常状态。因此，通过对其他方面的原因进行分析，最终确定雷电事故的诱因主要分为两个方面。

第一个方面，110kV线路上避雷器的配置问题。通过对该变电所实地调查，内桥式揭晓是变电所的主接线方式，避雷器设置于母线靠近变压器的一侧，线路进口无避雷器，如下图1所示。

图1 110kV变电所进线示意图

根据该变电所进线实际接法，在发生雷击的时候，会导致进线产生断路器闪络的问题，其主要是因为多重雷击或过电保护不周引起的。多重雷击是线路遭受雷云中多电荷中心同时放电作用，这时会导致断路器闪络且分闸无法重合。这一时间内由于不能恢复供电，也无法展开安全措施，就导致雷电波会在线路中传递一直到断开处，形成全反射，其作用幅值会产生两倍过电压。

第二个方面，110kV避雷线接地问题。在山区丘林地带，如果发生雷击，一般会出现击杆，也就是说方雷击杆塔反击线路的概率较大，发生雷击避雷线的几率也比较大。发生击杆时，如果输电线路在杆塔接地的电阻阻值越大，其发生的电位差也就越大，进而导致线路自身的耐雷性能出现降低。此外，该变电所站外杆塔平均接地电阻阻值为20欧姆，符合相关要求，但是该变电所的接地电阻只有0.7欧姆。所以即便站外杆塔在接地电阻上符合设计要求，但是由于其相较变电站的接地电阻过小，就会导致雷击泄流主要发生在站内，最终引发反击设备的问题。

二、110kV变电所防雷改造

防雷问题对于每一个110kV变电所而言都是工作的重点，但是由于每个变电所的地理位置环境、站内线路接法、设备排布等具有较大差别，因此，防雷改造需要根据每个变电所自身的实际情况进行。

第一，由于该变电所在母线靠近变压器一侧安装有避雷器，但是由于相关原因，并不能起到良好了避雷效果。因此，可以在出线断路器线路的一侧设置MOA，其设置参数可以和安装在母线上的避雷器保持一致。根据相关变电设备自身所具备的绝缘性能，在出线端加装了MOA之后，其防雷保护的最大范围扩大到了60m，能够有效保护电流互感器和断路器不受雷电灾害。

第二，可以通过加强散流提升变电所的防雷性能，其主要是通过设置放射性水平地极实现，具体做法是在终端塔避雷线的接地处，利用长度3m左右的镀锌扁钢3到5根组成水平放射性接地极，将其和避雷线进行连接，以此强化散流作用。不仅如此，还需利用直径16mm的圆钢构成闭合均压环，在放射性接地极之外进行设置。在地极和均压环的交点设置角钢垂直地极，再将主地网和避雷线的地下引线连接起来。

第三，由于杆塔是发生雷击事故的常见部位，因此对其进行限制是一种十分常用的手段，通过可调式保护间隙可以对线路绝缘子串产生的电位差起到良好的作用。进行可调间隙设计时，应该对间隙距离进行逐级调整，降低闪络电压U50%，使其在产生放电时的电压间距保持在绝缘子闪络电压的90%以下。这种方式不仅可以对绝缘子起到良好的保护作用，还可以对雷电产生的过电压幅值形成限制，有效降低变压器等设备在雷电入侵时受到的危害，以此减小110kV变电所在雷击是发生事故的概率。

第四，在该变电所中，单根水平放射线是杆塔接地的基本形式。但是，这种接地形式在防雷性能上讲具有一定缺陷。当前，可以在原有接地方式上，增加一个树杈状接地体，与原先的单根接地进行组合。不仅如此，还可以通过高效膨润土降阻防腐剂GPF-94a对接地电阻进行弱化，使其得到降低，与变电所的接地电阻之间的差值减小。通过事后测量，杆塔平均接地电阻的阻值只有8欧姆左右，相较之前的20欧姆，下降了60%。通过这种方式，在降低接地电阻的同时，又提升了散流效果，对防治雷电灾害事故起到了十分显著的作用。

三、结束语

在110kV变电所中，防雷工作的重要性不言而喻。对不同的变电所，引发雷击事故的原因是不尽相同，因此也不存在完全通用的防雷改造措施。各个变电所只能根据自身的实际情况，对雷击事故的诱发原因进行深入剖析，提出符合自身实际的防雷改造措施，切实降低甚至避免雷击事故对变电所造成的影响，确保110kV电网安全运行。

（作者单位：大庆油田电力集团供电公司星火工区高家变电所）