220kV变电所防雷保护

220kV变电所防雷保护pdf格式的cnki文献。

实践探索◆ShijianTansuo

220kV变电所防雷保护

郑爱莲

（浙江省温州市电力局变电工区２２０ｋＶ场桥集控站，浙江温州３２５０００）

摘

进线段的保护、变压器的防雷保护等几方面进行阐述。并对避雷器的运行维护管理提要：从220kV变电所内避雷器的保护作用、

出具体可行的办法。

关键词：220kV；变电所；防雷

220kV变电所在电力网中具有重要地位，如果发生雷击事故，将造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此，变电所的防雷保护必须是十分可靠的。变电所遭受雷害可能来自两个方面：一是雷直击于变电所电力设施或建筑物。二是雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线。应使需要保护的所有设备和建筑物都处于避雷针或避雷线的保护范围内。

运行经验表明，凡是装设了符合规程要求的避雷针的变电所，很少发生直接雷击事故。

1变电所内避雷器的保护作用

变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电

压，这是变电所防雷防护的基本措施之一。目前各变电所广泛应用了氧化锌避雷器，其核心元件是氧化锌阀片，氧化锌阀片具有理想的非线性伏安特性。与过去碳化硅阀片制成的避雷器相比氧化锌避雷器具有很多优点：如无间隙、无续流、保护性能优越，通流容量大等。应用了氧化锌避雷器以后使变电所的防过电压水平得到了很大提高。

变电所中有很多电气设备，不可能在每个设备旁边都装设一组避雷器，一般只在变电所母线上装设避雷器，由于变压器是变电所中最重要的设备，因此避雷器应尽量靠近变压器。这样，避雷器离开变压器和各电气设备都有一段长度不等的距离，当雷电波入侵时，变压器和各电气设备上的电压将与避雷器上电压不相同。避雷器对变电所所有设备是否都能起到保护作，需要进行分析。

由以上分析可知，为了保证变压器和其他设备安全运行，必须限制避雷器的残压，也就是说对流过避雷器的雷电流必须加以限制使之不大于5kA，

同时也必须限制入侵波的陡度a和设备离开避雷器的电气距离。限制流经避雷器的雷电流使之小于5kA和限制入侵波陡度a的任务由变电所进线保护来完成。

入侵波陡度a为某一值时，变压器与避雷器之间的距离有一极限值，超过此值，变压器上受到的冲击电压将超过其冲击耐压，避雷器对变压器将无法保护，此值称为避雷器的最大保护距离（或称保护范围）。

2变电所的进线段保护

变电所进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流

和限制入侵波的陡度。对于35~110kV无避雷线的线路，当雷

直击于变电所附近线路导线上时，流经避雷器的雷电流可能超过5kA，而且陡度a也可能超过允许值。因此，对35~110kV无避雷线的线路，在靠近变电所的一段进线上必须架设避雷线以保证雷电波只在此进线段外出现，进线段内出现雷电波的概率将大大减少。

架设避雷线的这段进线称为进线段保护，其长度一般取1～2km。进线段应具有较高的耐雷性能，避雷线的保护角应为20°左右，

以减少雷击机会。对于全线有避雷线的线路，也将变电所附近2km长的一段进线列为进线保护段，进线段的避雷线除了线路防雷外，还担负避免或减少变电所雷电进行波事故的作用，此段的耐雷水平及保护角也应符合上述规定。这样，在进线段内雷绕击或反击而产生入侵雷电波的机会是非常小的，在进线段以外落雷时，则由于进线段导线本身阻抗的作用使流经避雷器雷电流受到限制，同时，由于在进线段内导线上冲击电晕的影响将使入侵波陡度和幅值下降。

3对避雷器的运行维护管理

避雷器是变电所防雷的主要设备，所以，必须对避雷器的

工作状态要重视。目前变电站很多已经更换使用了氧化锌避雷器，在正常工作电压下，流过氧化锌阀片的电流只有几十微安，不会烧坏阀片，所以无需串联间隙来隔离电压。由于无间隙，解决了碳化硅避雷器因串联间隙带来的一系列问题，但是，由于没有间隙，避雷器阀片在运行中长期承受工作电压的作用，会出现氧化锌阀片的老化现象，避雷器运行时间越长，老化程度越严重，会导致阻性电流及避雷器功率损耗的增加。其内部受潮后泄漏电流也将增加。为了及时发现避雷器的受潮、老化及其他隐患，目前，多数对氧化锌避雷加装了在线监测的避雷器泄漏电流表，在线监测避雷器的泄漏电流，可以在不停电的情况下随时了解避雷器的性能，及时发现异常现象和事故隐患，防止事故扩大。在线监测避雷器的泄漏电流数据变化可能有以下几种情况。

氧化锌避雷器受潮时泄漏电流增加，这种增加不会随时间变化；表面泄漏电流的增加导致避雷器泄漏电流的增加。但避雷器表面的脏污造成泄漏电流增加只是在一段时间内出现，过一段时间后可能消失；氧化锌避雷器因阀片严重老化，接触不良引起泄漏电流的变化；在线监测表计损坏引起泄漏电流数据不准。因此，对避雷器泄漏电流数据要进行分析，泄漏电流增大，可能是避雷器阀片老化损坏的先兆，也可能是表面电流的影响，或表计本身的问题，经过正确（下转第120页）

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Tansuo

差分法近似计算一阶导数以确定搜索方向，需要进行多次有限元计算，因而整个优化时间很长。4.2

优化设计具体实现过程

优化设计时可以采用GUI和应用APDL编写程序两种方法来实现。前者通过GUI方法建立参数化模型，求解模型、提操作比较取状态变量和目标函数，将过程记录生成优化文件。简单，容易实现，但十分繁琐，整个过程需要耗费大量的时间文件中包括建立和精力。应用APDL语言直接编写程序文件，

参数化模型、通过对模型求解提取状态变量和目标函数等过程，为用户提供了自动完成所有循环的功能。同时可以按需要

改变程序以满足特定的设计和分析需要，通过精简程序，使整个程序发挥最大的效率闭。按照前面所选取的优化变量运用妙DL语音编写了优化设计程序。具体实现流程如图2所示。

首先应用APDL语言调用参数化模型，给出设计变量的初值，并提交进行有限元计算。大型天线座车车架的优化是一个多工况的优化问题，在优化时需要对每个工况进行计算，并提取各个工况的最大应力作为状态变

量，这可通过APDL语言编程计算来实现。约束范围指定为车架结构材料的许用极限。最后由计算机不断的搜索迭代计算直至收敛，得到最优结果。

5结语

本文对整体车架进行了尺寸参数优化，这样整体的大规

模的对整个大型天线座车车架结构进行尺寸参数优化的研究在国内还未见报导。大型天线座车车架尺寸参数优化模型选择了所有纵横梁壁厚作为设计变量，总共23个设计变量，经过约40小时的优化迭代，得到了较好的优化结果。最终使车架的质量减轻了约13%，且车架的结构性能大大优于原车架，说明尺寸参数优化方法应用于大型天线座车车架的轻量化设计研究是可行的，为企业进行相关产品的设计提供了切实可行的方法和手段。

［参考文献］

［１］［２］

王显会，许刚，李守成．特种车辆车架结构拓扑优化设计研究．兵工学报，２００７（８）：９０３～９０８

胡玉梅，缪莹赞，汪小虎．摩托车车架瞬态强度分析与改进设计，２００７，３０（１）：１０～１２

收稿日期：２００９－０９－２７

作者简介：郑琼林（１９８０－），湖北省武汉市，助理工程师。

（上接第118页）

分析判断，得出正确结论，并做相应的处理。

开展避雷器的检查与维护工作。检查避雷器套管表面是必须及时清扫；检查避雷器否污秽。若发现套管表面污秽时，

引线及接地引下线有无烧伤痕迹，断股现象以及放电记录器是否烧坏。这类检查最容易发现避雷器的隐性事故。因避雷器动作后，接地引下线和记录器只通过幅值很小，时间很短的工频续流，不会产生烧伤痕迹。

检查避查器与被保护物的电气距离是否符合要求，避雷器至接地装置的接地引线要求短而且直，且不许套入铁管中。因为雷电流经接地线泄入大地时，会在铁管中产生磁感应电势，造成环流，由此产生磁通阻止磁场变化，增大了波阻抗，也就相当于增大了接地电阻；雷电后应检查雷电记录器的动作情况，避雷器表面有无闪络放电痕迹，避雷器引线及接地引下线是否松动和本身有无摇动。此外为了能及时发现避雷器内部隐形缺陷，应在每年雷雨季节到来前进行一次预防性试验。

当避雷器有下列缺陷时，应及时安排进行检修与试验：（1）瓷套管裂纹或密封不良（应进行解体检查与检修）。（2）瓷套管有轻微碰伤（应经泄漏及工频耐压试验，合格后方能投入运行）

（3）瓷套管表面有严重污染（应及时进行清扫和试验）（4）瓷套管及水泥结合处有裂纹、法兰盘和橡皮垫有脱落。

［２］［１］

（5）检查放电记录器，发现避雷器动作次数过多。（6）检查泄漏电流，工频放电电压大于或小于标准值。

4结语

变电所的防雷保护，在平时往往不引起运行人员的重视，

但很多事故确实是由雷电过电压所引起的。变电所防雷保护是一个综合性课题，需要平时在各个环节加强管理，积累经验、及时发现隐患，做到防雷保护的可靠，保证变电设备的安全运行。

［参考文献］

田盈．张峰变电站防雷保护设计［Ｊ］．科技情报开发与经济，２００９（０７）

陈月娥．有关２２０ｋＶ变电站设计思路的分析［Ｊ］．广东科技，２００８（２４）

收稿日期：2009－09－27

作者简介：郑爱莲（1978－），浙江省文成县，助工，研究方向：电器自动化。