水電站運行中受雷擊系統失壓的對策研究

李洪福

摘 要：現今，我國水電站已經發展成了電網的主要電源，尤其在國民經濟建設中水電站的地位與作用也越來越重要，水電站發揮著綜合性的利用效益，例如發電、防洪、航運、供水等，但由于水電站自然條件復雜，設備與線路內在聯系緊密，一旦發生雷擊事故，就會波及全站乃至全網，從而造成重大的經濟損失或人員傷亡。本文首先將雷擊對水電站的危害進行分析，并從中分析出事故發生原因，找出解決對策。

關鍵詞：水電站：雷擊系統失壓：對策研究

水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施。在水電站運行中發生雷擊的情況屢見不鮮，在水電站發生雷擊過電壓之后，就會導致變壓器或發電機等電氣設備絕緣發生閃絡造成擊穿，較為嚴重的現象會發生火災甚至爆炸，針對以上災害發生的情況，對水電站運行中受雷擊系統失壓進行對策研究尤為重要。一些水電站中即便安裝了防雷設施，但是由于并沒有按照規格設置防雷裝置，導致防雷的系數降低，相反隨便安裝一個一支防雷針或一組防雷器會有引雷的發生。

一、雷擊對水電站的危害性

1）直接雷擊即雷云直接向水電站的電氣設備或建筑物放電。電站建筑物若被直接雷擊中，巨大的雷電流將會造成建筑物火災；若雷云直接向電氣設備放電，則直擊雷過電壓會使電氣設備的絕緣遭到擊穿破壞而造成火災。

2）感應雷擊在雷云臨近水電站上空時，水電站建筑物和四周地面上將感應產生大量的電荷。假如建筑物接地不夠良好，就會與大地間形成電位差，當感應雷過電壓足夠大時，就會引起建筑物內部的電線、金屬管道、大型金屬設備放電而造成火災。

3）雷電侵入波當水電站輸電線路遭到直接雷擊或感應雷擊時，巨大的雷電流會沿著輸電線路向電站流動，產生的雷電高電壓有時可高達30～40萬伏，使電站電氣設備絕緣損壞而造成火災；避雷線被雷擊后，避雷線與輸電線間的空氣絕緣也輕易被擊穿；另外，由于水電站電氣設備本身還帶有工頻交流電，假如雷電過電壓使設備的絕緣擊穿，當短暫的雷電流過去之后，工頻交流電通過其擊穿通道時就會短路，從而造成火災事故。

二、發生雷擊系統失壓的原因分析

1）接地網運用的鋼材質量較差，截面積小、數量不足，加上在對接地網進行敷設時的焊接較為草率，焊接質量差，導致出現連接不良的情況，甚至由于埋深不夠，接地電阻較大。通過對多起事故的原因調研，得出發生事故的水電站電阻值遠遠的超出了規程允許的接地電阻值。

2）避雷器的接地引下線通常使用的都是裸鋁線，并直接的將裸鋁線牽引到地下與接地網進行連接，由于長時間的被土壤覆蓋，地下連接處會發生被土壤腐蝕從而生銹的情況，連接處生銹會讓引下線與接地網間的電氣接觸不良，如果有雷電傾入避雷器進行放電時，雷電流不能快速、有效的傾入大地，殘壓作用在被保護的設備上，例如變壓器的中性點，形成反擊電壓使變壓器高壓側絕緣擊穿或經變壓器低壓側竄入低壓配、發電設備，造成事故。

3）在許多的水電站中，避雷針的構架都被用作路燈的支柱，那么在有雷電發生時，雷電會落在避雷針上經感應會經過路燈線，從而路燈電源線會將雷電直接引入到室內，從而造成嚴重的災害?；蛘哌x用的避雷器裝置沒有達到使用標準，一些規模較小的水電站管理意識較差，由于自身水電站的規模較小，管理者的相關防護意識較差，認為雷電發生的幾率較小，所以使用的防雷裝置并不是十分靠譜，一旦雷電情況發生，即便規模較小的水電站，也會造成一些不可挽救的損失與災害。

4）避雷針的接地網與電站的主要接地網間隔較小，針身與被保護設備、構架之間的距離過小，引起雷電反擊過電壓。

三、水電站雷擊火災的預防措施

在水電站防雷保護設計中，應根據雷電活動情況、地形、地質、氣象情況以及電網結構和運行方式等，結合運行經驗進行全面分析和技術經濟比較，做到技術先進、經濟合理，符合電力系統和電力設備安全經濟運行的要求。雷電活動非凡強烈的地區，還應根據當地實踐經驗，適當加強防雷措施。

（1）戶外配電裝置，包括組合導線和母線廊道；

（2）無鋼筋的磚木結構主廠房和室內配電裝置；

（3）戶外布置的電力變壓器、主變壓器的高壓引出線和戶外布置的發電機電壓引出線；

（4）油處理室、露天油罐、主變壓器修理間及易燃易爆材料倉庫等建筑物和需要保護的其它設施。

對水電站中一些不需要設置專門的直接雷擊保護裝置的建筑物，則采用將其金屬結構（如金屬屋架、鋼筋等）接地；對非金屬材料建造的建筑物，則在屋頂安裝避雷帶作為防止直接雷擊的措施。感應雷的保護感應雷過電壓對水電站60kV及60kV以下的電氣系統絕緣有損害。

一般電氣設備應遠離可能遭到直擊雷的設備（如避雷針、避雷線）或較高的建筑物，增大電氣設備對地電容或采用閥型避雷器保護，以減少感應雷擊過電壓的危害。建筑物屋頂上的設備金屬外殼、電纜金屬外皮和建筑物金屬架構均應接地，建筑物內的金屬管道、金屬設備應接地，以避免由雷電所引起的靜電感應而產生火花放電。雷電侵入波的保護水電站防止雷電侵入波的主要措施是安裝避雷器，將侵入波過電壓的幅值限制在電氣設備絕緣的耐沖擊電壓水平以下。避免設備發生擊穿損壞或火災事故。

四、水電站防雷裝置的維護

水電站防雷裝置的檢查維護為了使水電站的防雷裝置有良好的保護性能，應對其進行經常檢查或定期檢查。

（1）每年雷雨季節到來之前，應對水電站防雷裝置進行檢查，并測量接地電阻情況。防雷裝置的接地電阻合乎要求，雷電流才能被順利導入地中，而不致發生對建、構筑物的反擊和造成火災爆炸事故。因此，對接閃器、引下線、接地裝置輕易發生腐蝕的地方應加強檢查，避免通過雷電流時發生熔化、發熱等引起火災危險。如發現防雷裝置熔化或斷損、腐蝕和銹蝕超過30%以上、接地電阻不符要求等情況，應及時予以維修或更換。雷雨后，應注重對防雷裝置的巡視；

（2）對于各種避雷器，先檢查其外觀。首先檢查其瓷套或絕緣子是否完好，有無裂紋或破損，表面是否臟污，密封是否良好。如何前期的準備一切良好，在后期的管理與防護工作上有疏忽就會前功盡棄，如果前期的準備工作并不是十分完善，那么后期的防雷裝置的維護工作一定要準時的進行，由此可見，水電站防雷裝置的后期維護具有著一定的重要性，固定避雷器的各組件是否牢固；進而檢查各部分腐蝕和銹蝕的情況，還要加強對運行中避雷器的絕緣監測，如帶電測量電導電流等。

結束語：

綜上所述，當今水電站已經發展成為了我國主要的電網電源，因此對水電站雷電災害的防護尤為重要，水電站在運行中發生雷擊系統失壓的情況屢見不鮮，只有切實的從中尋找解決措施，才能進一步解決問題，戶外配電裝置、無鋼筋的磚木結構主廠房和室內配電裝置、油處理室、露天油罐、主變壓器修理間及易燃易爆材料倉庫等建筑物和需要保護的其他措施，并且對于水電站防雷系統的后期防護也要做到精細，這要求水電站的管理者樹立高度的防護意識。只有完善防雷系統的解決對策，才能為我國的水電站事業保駕護航。

參考文獻：

[1]鄭曉丹、羅云霞，小型水電站計算機監控系統防雷擊電磁脈沖對策[J]浙江水利水電高等?？茖W校2006-5（第22卷3期）

[2]黃日淵，小型水電站遭受雷擊的原因分析及對策[J]-《農村電工》2001年第7期endprint