浅谈煤矿变电所防雷措施
1雷云的形成和雷电发展
雷电是大气中自然放电现象,一般叫闪电,它的形状分为线状、带状、片状和球状。按空间位置可分为雷云之间和雷云对大地之间两类。前者发生在高空,对人类危害较小,后者为发生在雷云对大地间的落地雷,尤其是负极性落地雷,对人体和设备危害最大,是造成煤矿变电所雷击事故的主要来源。雷电与雷云的存在分不开,在天气闷热时,热空气上升到高空遇到冷空气,水蒸汽结成水滴,在重力作用下向下运动,与继续上升的热空气发生碰撞出现水滴分离形成微细水滴,这些水滴随风吹聚形成带负电的雷云,雷云是产生雷电放电的前提。负极性的落地雷的发展可分为以下三个阶段。
1.1先导放电
当天空中有带负电电荷的雷云时,由于感应作用,地面和地面物体都带上正电荷,雷云中某处电荷较多就使该处附近电场强度增大,增大到一定值时,就使空气绝缘被破坏,开始出现游离,形成先导放电通路,方向从雷云向大地逐级发展(放电速度约数10km/s),向下发展到一定高度时,地面物体可能产生向上的先导,它影响下行先导的发展方向和雷击点的方位。
1.2主放电
下行先导的极高电位和上行先导的感应电荷与大地距离较小,在电场强度足够大时,就使剩余的空气隙被击穿,游离出来的电子很快流入大地,大量地面电荷迅速冲向雷云,就会产生很强的光亮和巨大的雷声。主放电电流极大,大多数雷电流瞬间幅值约数10kA,少数可达数百千安。剧变的雷电流产生过渡过程,形成雷电冲击波,使雷击点周围的磁场出现很大的变化。虽然主放电时间只有几十微秒,但破坏作用极大,造成人畜伤亡、建筑物和设备损坏及引起火灾。
1.3余辉放电
主放电后,雷云中的剩余电荷按通路持续流入大地,形成余辉放电,放电电流随时间的延长而快速减小,只需几毫秒放电就结束了。在存在多个雷云中心时,还会出现重复放电,只是放电电流小多了。
2雷电活动规律和雷电流幅值概率
人们在长期实践中总结出雷电活动的规律。按地理环境的分布规律是:山区和热而潮湿的地区雷暴高于平原和冷而干燥的地区,内陆多于沿海。按地质条件易遭雷击的地点为:土壤电阻小,地表土壤中粘土电导率高;地下埋有金属矿床等;高耸突出或孤立的建筑物;高压输电线路转角等。雷电活动时间大多在白天下午1至9时,雷暴的高峰月为七八月。
3变电所雷击类型及防雷的首要任务
煤矿变电所遭受雷击事故的类型分为三类:一是输电线路受雷击时沿线路向变电所入侵的雷电波;二是雷击输电线路附近地面的感应雷;三是雷直击变电所内线路和设备的直击雷。雷电波与感应雷的陡度大、幅值高,危害严重,不采用防雷措施就使变电所的电器设备绝缘击穿。据统计,我国110~220kV的变电所因雷电波引起的事故率约0.5次/百所.年,直配电机的损坏率约1.25次/百所.年。
变电所防范雷电波和感应雷是防雷的首要任务,对直击雷要采取合理的防雷措施,对高压输电线路要用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量防雷性能优劣,确保煤矿变电所安全正常运行。
4煤矿变电所对直击雷的防护措施
变电所防护直击雷的有效措施就是在变电所安装避雷装置。避雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器采用避雷针、带、线和网。引下线要保证接闪器与大地间有良好连接,接地装置的电阻应不大于10Ω。
在避雷针高于被保护设备时,它的保护范围包括变电所厂房及室外所有设备。避雷针就像一把伞,只要把被保护设备置于伞盖的范围内,它就能将雷电吸引到自身上,就能把极大的雷电流通过引下线引入地下的接地装置,尽快散逸到大地并与异种电荷中和,可以保护设备雷击概率小于0.1%。要防止它们之间造成反击事故。在采用滚球法计算时,避雷针保护范围缩小,可在建筑物上安装避雷带(网)。
5煤矿变电所对雷电波的防护措施
5.1变电所内防护雷电波措施
变电所内的主变电压最重要,应重点保护。利用变电所母线安装阀型避雷器,把它接在主变压器旁边。在雷电波入侵到主变压器时,产生全反射使它们身上的电压升高,雷电波电压曲线与阀型避雷器的较平坦的伏秒特性相交,使避雷器动作。对有正常防雷的110~220kV变电所,流过避雷器的雷电流不大于5kA,在主变压器冲击耐压大于避雷器冲击放电电压时,主变压器得到可靠保护。要选择好安装避雷器的位置,它与主变压器及其它设备的距离都应小于最大允许电气距离。一组不满足要求时可再增一组。
5.2输电线路防护雷电波措施
35~110kV无避雷线的输电线路,当进线段遭雷击时,雷电波的幅值和陡度会超过变电所设备的耐压值。在接近变电所1~2km的进线段处安装避雷线就能降低雷电波的陡度,限制流过变电所阀型避雷器中的雷电流不大于5kA,使进线段内出现雷电波的概率大为减小,即使出现也只能在进线段外。对重雷区及雨季经常合闸的情况,还应该在进线段保护的首端各安装一组管型避雷器。
5.3各种变压器防护雷电波措施
(1)三相绕组变压器只须在低压绕组某相出口处加装一只避雷器;
(2)自耦变压器可在高压、中压侧与断路器之间各安装一组避雷器;
(3)35kV变压器中性不用保护,110kV变压器中性接避雷器;
(4)3~10kV配电变压器采用阀型避雷器,对多雷区还要在低压侧安装一组氧化锌避雷器。
5.4直配电机防护雷电波措施
在每台电机出线的母线处安装一组磁吹避雷器,再采用进线段保护措离来限制流入磁吹避雷器中的雷电流不大于3kA;在电机母线上安装电容器,也能限制雷电波陡度,降低幅值,保护直配电机匝间及中性点绝缘。
篇2:煤矿变电所防雷措施
1雷云的形成和雷电发展
雷电是大气中自然放电现象,一般叫闪电,它的形状分为线状、带状、片状和球状。按空间位置可分为雷云之间和雷云对大地之间两类。前者发生在高空,对人类危害较小,后者为发生在雷云对大地间的落地雷,尤其是负极性落地雷,对人体和设备危害最大,是造成煤矿变电所雷击事故的主要来源。雷电与雷云的存在分不开,在天气闷热时,热空气上升到高空遇到冷空气,水蒸汽结成水滴,在重力作用下向下运动,与继续上升的热空气发生碰撞出现水滴分离形成微细水滴,这些水滴随风吹聚形成带负电的雷云,雷云是产生雷电放电的前提。负极性的落地雷的发展可分为以下三个阶段。
1.1先导放电
当天空中有带负电电荷的雷云时,由于感应作用,地面和地面物体都带上正电荷,雷云中某处电荷较多就使该处附近电场强度增大,增大到一定值时,就使空气绝缘被破坏,开始出现游离,形成先导放电通路,方向从雷云向大地逐级发展(放电速度约数10km/s),向下发展到一定高度时,地面物体可能产生向上的先导,它影响下行先导的发展方向和雷击点的方位。
1.2主放电
下行先导的极高电位和上行先导的感应电荷与大地距离较小,在电场强度足够大时,就使剩余的空气隙被击穿,游离出来的电子很快流入大地,大量地面电荷迅速冲向雷云,就会产生很强的光亮和巨大的雷声。主放电电流极大,大多数雷电流瞬间幅值约数10kA,少数可达数百千安。剧变的雷电流产生过渡过程,形成雷电冲击波,使雷击点周围的磁场出现很大的变化。虽然主放电时间只有几十微秒,但破坏作用极大,造成人畜伤亡、建筑物和设备损坏及引起火灾。
1.3余辉放电
主放电后,雷云中的剩余电荷按通路持续流入大地,形成余辉放电,放电电流随时间的延长而快速减小,只需几毫秒放电就结束了。在存在多个雷云中心时,还会出现重复放电,只是放电电流小多了。
2雷电活动规律和雷电流幅值概率
人们在长期实践中总结出雷电活动的规律。按地理环境的分布规律是:山区和热而潮湿的地区雷暴高于平原和冷而干燥的地区,内陆多于沿海。按地质条件易遭雷击的地点为:土壤电阻小,地表土壤中粘土电导率高;地下埋有金属矿床等;高耸突出或孤立的建筑物;高压输电线路转角等。雷电活动时间大多在白天下午1至9时,雷暴的高峰月为七八月。
3变电所雷击类型及防雷的首要任务
煤矿变电所遭受雷击事故的类型分为三类:一是输电线路受雷击时沿线路向变电所入侵的雷电波;二是雷击输电线路附近地面的感应雷;三是雷直击变电所内线路和设备的直击雷。雷电波与感应雷的陡度大、幅值高,危害严重,不采用防雷措施就使变电所的电器设备绝缘击穿。据统计,我国110~220kV的变电所因雷电波引起的事故率约0.5次/百所.年,直配电机的损坏率约1.25次/百所.年。
变电所防范雷电波和感应雷是防雷的首要任务,对直击雷要采取合理的防雷措施,对高压输电线路要用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量防雷性能优劣,确保煤矿变电所安全正常运行。
4煤矿变电所对直击雷的防护措施
变电所防护直击雷的有效措施就是在变电所安装避雷装置。避雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器采用避雷针、带、线和网。引下线要保证接闪器与大地间有良好连接,接地装置的电阻应不大于10Ω。
在避雷针高于被保护设备时,它的保护范围包括变电所厂房及室外所有设备。避雷针就像一把伞,只要把被保护设备置于伞盖的范围内,它就能将雷电吸引到自身上,就能把极大的雷电流通过引下线引入地下的接地装置,尽快散逸到大地并与异种电荷中和,可以保护设备雷击概率小于0.1%。要防止它们之间造成反击事故。在采用滚球法计算时,避雷针保护范围缩小,可在建筑物上安装避雷带(网)。
5煤矿变电所对雷电波的防护措施
5.1变电所内防护雷电波措施
变电所内的主变电压最重要,应重点保护。利用变电所母线安装阀型避雷器,把它接在主变压器旁边。在雷电波入侵到主变压器时,产生全反射使它们身上的电压升高,雷电波电压曲线与阀型避雷器的较平坦的伏秒特性相交,使避雷器动作。对有正常防雷的110~220kV变电所,流过避雷器的雷电流不大于5kA,在主变压器冲击耐压大于避雷器冲击放电电压时,主变压器得到可靠保护。要选择好安装避雷器的位置,它与主变压器及其它设备的距离都应小于最大允许电气距离。一组不满足要求时可再增一组。
5.2输电线路防护雷电波措施
35~110kV无避雷线的输电线路,当进线段遭雷击时,雷电波的幅值和陡度会超过变电所设备的耐压值。在接近变电所1~2km的进线段处安装避雷线就能降低雷电波的陡度,限制流过变电所阀型避雷器中的雷电流不大于5kA,使进线段内出现雷电波的概率大为减小,即使出现也只能在进线段外。对重雷区及雨季经常合闸的情况,还应该在进线段保护的首端各安装一组管型避雷器。
5.3各种变压器防护雷电波措施
(1)三相绕组变压器只须在低压绕组某相出口处加装一只避雷器;
(2)自耦变压器可在高压、中压侧与断路器之间各安装一组避雷器;
(3)35kV变压器中性不用保护,110kV变压器中性接避雷器;
(4)3~10kV配电变压器采用阀型避雷器,对多雷区还要在低压侧安装一组氧化锌避雷器。
5.4直配电机防护雷电波措施
在每台电机出线的母线处安装一组磁吹避雷器,再采用进线段保护措离来限制流入磁吹避雷器中的雷电流不大于3kA;在电机母线上安装电容器,也能限制雷电波陡度,降低幅值,保护直配电机匝间及中性点绝缘。
篇3:变电所防雷措施
1引言
变电所是电力系统防雷的重要保护设施,如果发生雷击事故,将造成大面积的停电,严重影响社会生产和人民生活。因此要求变电所的防雷措施必须十分可靠。
2变电所遭受雷击的来源及解决方法
(1)雷击的来源。一是雷直击于变电所的设备上;二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。
(2)变电所对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。
(3)架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所,是导致变电所雷害的主要原因,若不采取防护措施,势必造成变电所电气设备绝缘损坏,引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制入侵雷电波的幅值,使电气设备的过电压不致于超过其冲击耐压值。而变电所的进线段上装设保护段的主要目的,在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。
3变电所装设避雷针的原则
所有被保护设备均应处于避雷针(线)的保护范围之内,以免遭受雷击。
当雷击避雷针时,避雷针对地面的电位可能很高,如它们与被保护电气设备之间的绝缘距离不够,就有可能在避雷针遭受雷击后,使避雷针与被保护设备之间发生放电现象,这种现象叫反击。此时避雷针仍能将雷电波的高电位加至被保护的电气设备上,造成事故。不发生反击事故的避雷针与电气设备之间的距离称为避雷针与电气设备之间防雷最小距离。
4避雷针与电气设备之间防雷最小距离的确定
雷击避雷针时,雷电流流经避雷针及其接地装置,为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故,空气间隙必须大于最小安全净距。
为了防止避雷针接地装置与被保护设备或构架之间在土壤中的间隙被击穿而造成反击事故,空气间隙必须大于最小安全净距。
5装设避雷针的有关规定
对于35kV及以下的变电所,因其绝缘水平较低,必须装设独立的避雷针,并满足不发生反击的要求。
对于110kV以上的变电所,由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高,可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上,因而雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。装设避雷针的配电构架,应装设辅助接地装置,该接地装置与变电所接地网的连接点,距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应小于15m。其作用是使雷击避雷器时,在避雷器接地装置上产生的高电位,沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减,使侵入的雷电波在达到变压器接地点时,不会造成变压器的反击事故。由于变压器的绝缘较弱,同时变压器又是变电所的重要设备,故不应在变压器的门型构架上装设避雷针。
由于变电所的配电装置至变电所出线的第一杆塔之间的距离可能比较大,如允许将杆塔上的避雷线引至变电所的构架上,这段导线将受到保护,比用避雷针保护经济。由于避雷线两端的分流作用,当雷击时,要比避雷针引起的电位升高小一些。因此,110kV及以上的配电装置,可将线路避雷线引接至出线门型构架上,但土壤电阻率大于1000Ω·m的地区,应装设集中接地装置。对于35~60kV配电装置,土壤电阻率不大于500Ω·m的地区,允许将线路的避雷线引接至出线门型构架上,但应装设集中接地装置。当土壤电阻率大于500Ω·m时,避雷线应终止于线路终端杆塔,进变电所一档线路保护可用避雷针保护。
6结束语
根据以上的分析,变电所的防雷是不可忽视的问题,建设单位和设计部门都应认真考虑,加以重视。