宋静萍

摘 要：以某闸站降压站避雷器遭受雷击损坏为切入点，以规程规范为依据，对降压站现有防雷接地设计进行复核，并提出运行管理建议，避免雷击损坏设备事故再次发生。

关键词：雷击损坏;雷电过电压保护;接地保护;避雷器参数选择

0 引言

我国每年因雷击破坏建筑物及电气设备的事件时有发生，为了避免给人们的经济财产造成损失，确保工程顺利运行，电气设计必须采取一系列防雷接地的措施。尽管如此，工程中仍有可能发生避雷器雷击炸裂、电气设备雷击损坏的情况，其原因是多方面的，笔者从设计的角度出发，对某降压站现有防雷接地设计进行复核，并提出运行管理建议。

1 概况

某闸站降压站电气设备于2016年安装并投入运行，2017、2018年连续两次雷雨时其避雷器被击穿，并均导致10kV高壓配电设施损坏。事故后，运行管理单位更换了所有损坏的设备。

2017年、2018年两次避雷器被击穿均为雷雨天气，且根据事后与电力部门沟通，当时10kV线路未进行投切操作，初步确定事故与设备雷电过电压关联最大。因此设计复核主要为防雷接地设计复核。

2 设计复核

2.1 地理位置和气候条件

此闸站布置在河北省保定市，位于平原开阔地区，其主要建筑物为闸门启闭机室、电气用房及管理用房等。

工程地处暖温带大陆性季风气候区，海拔高度约73m，多年平均气温一般在12.3℃左右，多年平均降水量540.7mm，年内降水量的70～80%集中于汛期，多以暴雨形式出现。

根据《工业与民用供配电设计手册（第四版）》中17.6.3章节全国主要城市气象参数，保定市年平均雷暴日数为30.7d/a，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）的分类，工程所在地属于中雷区。

建筑物处土壤为粘性土和砂性土，按照各层土的厚度和接地体埋设深度，根据《工业与民用供配电设计手册（第四版）》中表14.6-1 土壤和水的电阻率参考值，闸站电阻率近似值为300Ω·m。

2.2 闸站降压站电气设计方案

降压站主要用电建筑物为闸门启闭机室、电气用房及管理用房等，设置1座10/0.4kV户内变电站为用电负荷供电，并设置一套全自动型柴油发电机组作为二级负荷的备用电源。

降压站10kV电源“T”接自附近10kV线路，新架10kV架空线路约280米，导线型号采用JKLGYJ-10-50型，设立水泥杆6基;6#终端杆至配电室10kV高压电缆进线柜采用高压电缆穿管暗敷，电缆型号为ZRA-YJV22-8.7/15kV-3×50，长度约50m。电源引接杆（原10kV线路杆塔改造）设置隔离开关，新架10kV线路首端1#、2#双杆装设柱上计量装置，计量装置进出线均设置3台HY5WS-17/50避雷器，6#终端杆上装设跌落式熔断器和3台HY5WS-17/50避雷器。降压站电气用房布置2面10kV高压环网柜、1台160kVA干式变压器及4面GCS低压柜。

在10kV线路计量杆、终端杆、闸门启闭机室、电气用房及管理用房四周设边缘闭合的复合接地网，建筑物屋顶设置φ10热镀锌圆钢避雷带。降压站内工作、保护及防雷共用接地装置，站内设置自动化电子设备，接地装置的接地电阻要求不大于1Ω;按照《交流电气装置接地设计规范》GB/T 50065-2011第6.1.4条，新架架空线路首端和终端电杆接地电阻要求不超过10Ω。

2.3 防雷接地设计复核

本工程主要包括新架10kV输电线路、变电站及配电系统部分，笔者主要按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T 50064-2014及《交流电气装置接地设计规范》GB/T 50065-2011涉及的条款，针对雷电过电压保护措施，对上述部分进行防雷接地设计复核。

2.3.1 架空线路

（1）雷电过电压保护

新架10kV架空线路约280米，导线型号采用JKLGYJ-10-50型，架空线有绝缘，无地线，位于中雷区。10kV水泥杆配电线路采用金属横担。满足《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB 50061-2010第6.0.14条第3款要求。

降压站引接10kV线路与35kV架空线路有交叉，交叉线路之间的距离大于5m，按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）5.3.2条款要求，交叉档两端的10kV电杆无需考虑接地装置。

（2）接地保护

架空线路首杆（即1#、2#计量杆）和尾杆（即6#终端杆）水泥杆设置接地装置，水泥杆周围敷设边缘闭合的-40×4扁钢水平接地网，并设置∠50×5×2500角钢接地极，间距5m。接地装置水平埋深为1m。杆上金属构件、避雷器、设备外壳等均与接地装置可靠连接，引下线采用-40×4扁钢。接地体及接地引下线均做热镀锌处理，接地装置的连接均采用焊接。满足《交流电气装置接地设计规范》GB/T 50065-2011第5.1.5和5.1.8条，以及《66kV及以下架空电力线路设计规范》6.0.17条的要求。

2.3.2 变电站进线段的雷电过电压保护

为防止雷电侵入波产生过电压，1#、2#计量杆的进出线均设置3台HY5WS-17/50配电型避雷器用以保护计量装置，架空线和电缆连接处即6#终端杆上装设3台HY5WS-17/50配电型避雷器用以保护电缆段。10kV高压电缆进线处在10kV高压电缆进线柜配置3台HY5WS-17/50配电型避雷器用以保护柜内设备。终端杆上及进线柜内避雷器接地端与接地装置及电缆金属外皮相连。满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T 50064-2014第5.4.13条第 12款要求。

2.3.3 变电站雷电过电压及接地保护

根据《建筑物防雷设计规范》GB/T 50057-2010，厂区内建筑物按三类防雷建筑物设置直击雷保护装置，屋顶设置φ10热镀锌圆钢避雷带，并设置接地引下线与主接地网相连。屋顶上设备金属外壳、电缆金属外皮和建筑物金属构件均与接地装置可靠连接。建筑物周围敷设边缘闭合的-40×4扁钢水平接地网，并设置∠50×5×2500角钢接地极，间距5m。接地装置水平埋深为1m。接地体及接地引下线均做热镀锌处理，接地装置的连接均采用焊接。接地网设计满足《交流电气装置接地设计规范》GB/T 50065-2011中对变电站接地的要求。

2.3.4 配电系统雷电过电压保护

10kV高压电缆进线柜配置HY5WS-17/50配电型避雷器，10kV高压出线柜配置GPT-Z-12.7/31三相组合式过电压保护器，其接地线均与接地装置连在一起。

变压器低压侧绕组配置Y3W-0.5/2.6低压避雷器，其接地线与变压器金属外壳连在一起，以防止反变换波和低压侧雷电侵入波击穿绝缘。

低压柜0.4kV母线上设置浪涌保护器。

满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）5.5 条款要求。

2.3.5 无间隙氧化物避雷器参数选择

本次重点复核曾遭受雷击损坏处的避雷器技术参数。计量杆、终端杆及电缆进线高压柜均配置HY5WS-17/50无间隙金属氧化物避雷器，其主要参数包括避雷器持续运行电压、额定电压、标准额定频率、标称放电电流、2ms方波电流（峰值）、雷电冲击下的最大残压等。

系统标称电压为10kV，系统最高电压Um为12kV，10kV系统为不接地系统，则根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）表4.4.3：

额定频率为50Hz

避雷器额定电压为1.38Um=16.56 kV（相地）

避雷器持续运行电压为1.1Um=13.2kV（相地）

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064-2014）6.3.1条文说明：

配电用避雷器标称放电电流为5kA。

根据《交流无间隙氧化物避雷器》（GB 11302-2010）表1避雷器分类，表8避雷器长持续时间电流冲击（方波冲击电流）试验要求，2ms方波电流（峰值）为75A。

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合設计规范》（GB/T 50064-2014）表6.4.4及表6.4.6-1，变压器及开关额定雷电冲击耐受电压为75kV，设备外绝缘的雷电冲击耐压配合系数为1.4，则避雷器雷电冲击下的最大残压应小于75/1.4=53.57kV。

所选配电型避雷器为HY5WS-17/50（400A）型，避雷器额定电压17kV，标称放电电流为5kA，2ms方波电流（峰值）为400A，雷电冲击下的最大残压为50kV，主要技术参数满足规范要求。

3 结论

闸站降压站防雷接地设计符合规程规范要求，主要设备参数选择满足规程规范要求及工程需要。

4 建议

4.1 避雷器解体查找损坏原因

2017、2018年避雷器连续两年雷击损坏，原因可能是多方面的，对于雷击损坏的避雷器应进行解体分析，查找是否存在密封不良、内部受潮、外瓷套污秽严重、弹簧导流性能差、金属支撑附属件存在毛刺等原因，上述原因是导致避雷器爆炸的常见因素。

4.2 加强正在使用的避雷器监督

事故后更换的避雷器，应按《交流无间隙氧化物避雷器》（GB 11302-2010）第9章要求进行的试验项目检查，检查厂家测试报告是否齐全，测试项目是否完整。

加强定期巡视，日常维护中，及时对污秽进行清扫。加强每年雷雨季节前的避雷器带电测试。普及红外热像仪在避雷器运行监测中的应用，一旦发现温度分布不正常时，进行跟踪监测或停电试验，避免发生事故。

4.3 检查降压站内防雷接地及过电压保护实施情况

检查户外电杆及电气用房防雷接地措施实施情况。计量杆上避雷器接地端与电杆接地装置可靠连接;终端杆上及进线柜内避雷器接地端与接地装置及电缆金属外皮相连;杆上金属构件、避雷器、设备外壳等均与接地装置可靠连接;电气用房设备基础槽钢、柜体等均与接地装置可靠连接;检查接地电阻满足设计要求。

水工建筑物的防雷接地是一项系统工程，从设计、实施、产品选择及运行管理等多方面严格把关，避免建筑物和电气设备遭受雷击危害。

参考文献：

[1]GB/T 50064-2014.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范.

[2]中国航空规划设计研究总院有限公司 组编.工业与民用配电设计手册（第四版）.北京：中国电力出版社，2016.

[3]童婷，赵海.氧化锌避雷器故障及爆炸事故分析与防范措施.机电信息.2013（6）：70-71.