[行业技术文章]变电站开关断口防雷保护及避雷器的选用

自2000年起，建德电网前后发生了5次雷电波侵进变电站的故障，虽未引发事故，但给电网平安运行带来了一定的影响，故障后检查发现：变电站内备用的35千伏开关柜装备均发生了分歧水平的闪络，2005年7月12日12时35千伏洋溪变尤其严重，开关柜内SF6开关外尽缘概况电弧烧损严重，SF6开关外尽缘（环氧树脂压铸成型）三相断口间及A、C相对地有短路现象；进线铜排、尽缘板等有多处放电痕迹。
　　经分析，这几起故障均发生在变电所进线断口处，变电所防雷设计完全合适设计规程要求，在进线侧均安装了避雷器，35千伏排挤线也安装了避雷线。
　　1、变电站的雷电波进侵缘由分析及接纳的对策
　　1．变电站进线发生断口的缘由分析
　　因雷电过电压、工钱外力破坏、污闪、装备故障或庇护误动等缘由致使线路断路器跳闸，重合闸前断路器处于短时分闸状态；断路器分闸后重合不成功，不能恢复送电，又未做好平安措施（即拉开有关隔脱离关，将线路两侧接地隔脱离关合上），则在这段时间内断路器现实上处于分闸状态，对无人值守的变电站，尤其是雷暴天气时，后一种情况经常会碰着，且延续时间有时达数小时。
　　凭据雷电勾当纪律可知，雷云中可能同时存在着几个密集的电荷中心，当个电荷中心的主放电完成后，可能引发第二个、第三个电荷中心向个电荷中心形成的主放电通道放电。是以雷电波凡是是多重的，接连性的，二个波距离时间仅仅是1/10~1/100秒。重的雷电波引发断路器的跳闸，而断路重视合闸需要时间，存在着末重合闸成功前，第二重雷电波又进侵的可能性。
　　2．雷电波进侵的主要缘由
　　雷电波主要是从线路进线侧进侵的，由还击和绕击引发的线路断口雷电波进侵的几率其实不年夜，由于变电站一般不会建在地形较非凡的情况中；变电站四周地域的杆塔接地电阻及避雷线的庇护角较易做到尺度划定要求；凭据线路避雷器的庇护范围有限及雷电波陡度年夜、在线路阻抗衰减极快的情况可知，只有雷击发生在离变电站很近的几个杆塔的情况下才有可能经由过程变电站内线路断口泄放。
　　线路断口雷电波进侵主要是雷击感应过电压。当变电站四周的空间云团呈负电荷时，则在杆塔的避雷线上感应出正的电荷．而当云团电荷堆集到一定水平对地放电时，因地电位（也就是避雷线上的电位）不能突变，故在导线上感应出一个负的感应过电压。线路上的雷击感应过电压为随机变，其幅值及能其实不是很年夜。一般仅对35千伏及以下线路的尽缘有一定威胁。但在泄放通路中有断口，凭据波的折射理论及因阻抗不配，波的振荡会形成很高幅值的过电压，从而对220千伏系统尽缘组成风险。
　　3.凡是雷电过电压的庇护措施
　　变电站的雷电侵进波庇护凡是靠三道防线：一是在变电站内设置避雷针，以屏障雷电波从年夜气空间进侵；二是在进线开关线路侧安装避雷器，以限制从线路上侵进雷电波过电压的幅值；三是在断路器或隔脱离关后面、主变四周的母线上装避雷器，以限制从线路上侵进雷电波过电压的幅值。避雷器与电气装备之间的年夜距离不跨越DL／T620尺度中划定的数值，否则应在变压器回路增设避雷器。
　　另外，对于35千伏变电站进线段，应设置1-2千米避雷线，避雷线的庇护角度小于20°，以削减危险雷电侵进波发生的机遇；尽下降杆塔接地电阻，使进线庇护段具有较高的耐雷水平。
　　2、变电站开关断口避雷器的选用
　　1.采用无间隙避雷器
　　间隙放电有一定的时延，一般约在数个或十个nS左右，即在间隙放电时延内，过电压反射波可能到达年夜值。
　　间隙放电特征决议，预加在间隙二真个电压波前陡度越年夜，间隙放电电压越高，例如尺度划定有间隙的避雷器其波前冲击放电电压（在波前电压陡度400kV/uS下）与1.2/50uS雷电冲击放电电压之比为1.25。
　　传统的尽缘方式（如瓷尽缘或油尽缘），施加其上的冲击电压陡度越陡，耐受及放电电压也会响应抬高，但SF6及部份有机复合尽缘却不是，它在高陡度冲击放电电压下，比在尺度雷电冲击波下只是略有抬高，远低于传统尽缘方式抬高的幅值，故在高陡度的冲击电压下，先于其它尽缘方式击穿。
　　所以有间隙的避雷器不适适用于庇护线路终端及变电站内的装备尽缘，而应采用无间隙避雷器。
　　2.采用三相组合式避雷器
　　为避免相间过电压，可采用三相组合式避雷器，在庇护相对地过电压的同时庇护相间过电压，现较经常使用的是JPBHY5CZ1-42/124*88组合式过电压庇护器，但其陡波限压特征较差，在部门情况下没法准确动作，好在使用三相组合式避雷器的同时，安装无间隙金属氧化物避雷器，无间隙避雷器陡波响应、通流能力、密封性能都较好。针对建德电网屡次发生的雷电波侵进变电站的情况，可以采用这类方式来解决。
　　3.安装位置
　　可选择装在变电站内龙门架上（a）或出线的个杆塔上（b）。有人认为装在（a）合适，理由是：装在（b），（b）受雷击会有雷电还击过电压，而在龙门架上则不会；（b）的庇护距离比装在（a）远，（b）的接地电阻凡是比（a）年夜。现实上装在（a）或（b）都是可以的，首先雷电波是沿线路来袭的，装在（b）虽离被庇护对象远一些，但离来袭的雷电波近，从这个意义上讲，离庇护对象远一些反而好，既使（b）遭到雷击而引发还击过电压，有避雷器的钳位、削波及导线的衰减，雷电波不会进侵至变电站内造成风险。
　　雷电发生的机理十分复杂，我们还不能完全控制雷害的发生，但经由过程需要的防雷措施，可以削减雷害的发生，为确保电网的平安运行，我们要不竭的总结经验教训，增强运行、检修、维护各环节的工作，重视防雷的反措和技改工作，接纳有针对性的防范措施。■