山區(qū)水電廠戶外升壓站防雷對(duì)策

1、囿大唐華銀張家界水電有限公司Uatanq Hu ay in 力 grig 間由 Hydropower Co., Lid.山區(qū)水電廠戶外升壓站防雷對(duì)策（大唐華銀張家界水電有限公司湖南張家界427000 ）摘 要：針對(duì)山區(qū)水電廠戶外升壓站主變雷擊事故，對(duì)升壓站布置、 土壤電阻率等進(jìn)行全面分析，對(duì)照規(guī)程規(guī)范制定整改方案進(jìn)行整改， 實(shí)現(xiàn)了安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：雷擊事故 避雷針（線） 電阻率 升壓站湖南某山區(qū)水電廠位于湖南省張家界市永定區(qū)溫塘鎮(zhèn)漆樹(shù)灣村澧水干流 U型峽谷中，攔河大壩采用空腹中孔重力 壩，正常蓄水位250m ,壩后地下廠房，裝機(jī)容量 3*20+1*10WW,機(jī)組由口電壓 10KV,升壓至110

2、KV 后通過(guò)兩回110KV架空線路送由，#1、#2機(jī)組與#1主變組 成擴(kuò)大單元接線，#3機(jī)組與#2主變組成單元接線，#4機(jī)組 與#3主變組成單元接線，#1、#2升壓站室內(nèi)布置，#3升 壓站戶外布置，戶外升壓站裝設(shè)1根避雷針和1組避雷器做 為防雷保護(hù)， 電廠于1997年7月投產(chǎn)發(fā)電。1.問(wèn)題提由該水電廠室外布置的#3升壓站避雷針立在主變 A型門(mén) 架上，110KV 架空線路避雷線也連接到主變A型門(mén)架上，接地引線沿著構(gòu)架與主接地網(wǎng)連接，實(shí)測(cè)該構(gòu)架距#3主變壓器外殼2.5m，據(jù)主變接地點(diǎn)3.2m，此處土壤電阻率 2500Q mo根據(jù)部頒 SDJ 7-1979電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技 術(shù)規(guī)程第71條“1

3、10kV及以上的配電裝置，一般將避雷 針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000 Qm的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。否則，應(yīng)通過(guò)驗(yàn)算， 采取降低接地電阻或加強(qiáng)絕緣等措施?！敝袊?guó)大唐集團(tuán)公司防止電力生產(chǎn)重大事故二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求實(shí)施導(dǎo)“17.11 發(fā)電廠、變電所配電裝置構(gòu)架上的避雷針（含懸 桂避雷線的構(gòu)架）的集中接地裝置應(yīng)與主地網(wǎng)連接，由接地點(diǎn)至變壓器接地點(diǎn)沿接地極的長(zhǎng)度不應(yīng)小于15m。2003年4月1日，#3升壓站主變?cè)蚶讚舭l(fā)生 A、B相高壓線 圈燒毀事故，事故后對(duì)避雷器進(jìn)行了全面檢查校驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)都在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)，經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)的勘察測(cè)試， 山區(qū)水電廠的土壤電阻率為250

4、0 Q m ,接地電阻的現(xiàn)狀：1.34 Q,設(shè)計(jì)要求接地電阻值 RW0.75 Q,為此2005年對(duì)其 接地網(wǎng)進(jìn)行了改造，改造后的接地電阻為 0.69 Q,運(yùn)行6年, 2011年11月湖南省湘電試驗(yàn)研究院對(duì)其山區(qū)水電廠實(shí)測(cè)工 頻接地電阻為1.097 Qo2 .原因分析為了防止雷擊于發(fā)電廠、變電所通常用避雷針來(lái)防止直 擊雷，避雷針的保護(hù)原理是在雷電先導(dǎo)階段，避雷針頂部聚 集電荷，在發(fā)展先導(dǎo)和避雷針頂端之間的通道建立了很大的 電場(chǎng)強(qiáng)度，避雷針迎面先導(dǎo)的產(chǎn)生和發(fā)展大大加強(qiáng)了該通道 中的電場(chǎng)，最后擊中避雷針，避雷針電位與雷電流I、接地#圭大唐華銀張家界水電有限公司131 Datanq Huayin ZJ

5、ngn卬面俯 HdropowarCo. Ltd沖擊電阻Rc及避雷針高度hd有關(guān)，避雷針電位uk升高避雷 針接地裝置電位 ud升高，土壤電阻率為2500 Q m避雷針沖 擊接地電阻Rc約為工頻電阻3倍，通過(guò)估算主變 A型門(mén)架 接地引下線電壓可達(dá)600KV , 而110KV 主變最高耐壓200KV,接地引線距主變?cè)O(shè)備接地線只有3.1m,故造成距避雷針接地引線較近的 A、B線圈被避雷針（避雷線）反擊電 壓燒毀。在110KV及以上配電裝置構(gòu)架避雷針，在土壤電阻率 不高的地區(qū)不易發(fā)生反擊，但在土壤電阻率大于1000 Q m地區(qū)易發(fā)生反擊事故，山區(qū) #3升壓站土壤電阻率為高達(dá) 2500 Q m ,主變A型

6、門(mén)架上不適合裝避雷針（線）。3 .技術(shù)方案方案I:參照GB50169-2006電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范3.2.10說(shuō)明：“在高土壤電阻率地區(qū)， 接地裝置的接地電阻很難達(dá)到要求時(shí)，采用外擴(kuò)接地網(wǎng)、敷 設(shè)水下接地網(wǎng)、或電解離子接地極等措施來(lái)降低接地電阻”。為使水電站接地裝置的接地電阻長(zhǎng)期處于一種穩(wěn)定、低阻的 良好狀態(tài)，結(jié)合本水電站的土壤、環(huán)境等情況，采用新增敷 設(shè)水下接地網(wǎng)、人工開(kāi)挖地溝敷設(shè)接地體的方式使本站的整 個(gè)接地網(wǎng)滿足設(shè)計(jì)要求，該方案最低造價(jià)70萬(wàn)元，實(shí)踐證明該降阻措施只能暫時(shí)滿足工頻接地電阻設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對(duì)防雷接地有所改善，但不能滿足和代替防雷接地要求，防雷 接地雷電沖擊電

7、流流過(guò)接地裝置時(shí)，是接地裝置對(duì)地電位峰 值與通過(guò)接地體流入地中電流的峰值（沖擊電流峰值）的比值，降低工頻接地電阻不能完全消除雷擊事故安全隱患，只 有對(duì)其避雷針、避雷線進(jìn)行改造，才能徹底根治。方案II:拆除線路終端塔至主變 A型龍門(mén)架進(jìn)戶線避雷線和主變A龍門(mén)架上避雷針，異地新建避雷針?lè)乐?3升壓站電氣設(shè)備和架空進(jìn)戶線的直擊雷，避雷針接地引下線與主 接地網(wǎng)連接處距主設(shè)備接地距離大于15m，該方案不僅滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和反措要求，而且永久解決#3升壓站防止雷擊反擊電壓損壞設(shè)備問(wèn)題，該方案造價(jià)較低，維護(hù)方便，由于變 電站狹窄，所立避雷針在陡峭山坡，施工時(shí)還要防止施工廢 料滾落傷人和損壞電氣設(shè)備，施工較困難。

8、方案III :拆除線路終端塔至主變 A型龍門(mén)架進(jìn)戶線避雷 線和主變A龍門(mén)架上避雷針，在升壓站上空架設(shè)避雷線，避雷線接地引下線與主接地網(wǎng)連接距主設(shè)備接地距離大于 15m，該方案不僅滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和反措要求，也能永久解決 #3升壓站防止雷擊損壞設(shè)備問(wèn)題，由于峭壁上不易施工， 架設(shè)避雷線較長(zhǎng)，造價(jià)較高，施工維護(hù)困難。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較最終選擇方案II。4 .方案實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)踏勘分析研究決定，避雷針安裝在#3主變升電站東南的山坡側(cè)山坡上小根樹(shù)處 （高程277.74m ）安裝避雷針,5囿大唐華銀張家界水電有限公司Uatanq Huayin 力口。|圖向 HydropowerCo Lid.考慮右岸多巖石的地理環(huán)境

9、，避雷針?biāo)拥匾戮€在#4機(jī)進(jìn)水口與大壩之間與水庫(kù)接地網(wǎng)焊接。拆除現(xiàn)主變A字型門(mén)架上的避雷針以及接地引下線，拆除 #3升壓站A字型門(mén)架 至線路終端塔的兩條避雷線。根據(jù)#3升壓站平面布置圖測(cè)量，避雷針被保護(hù)設(shè) 備的保護(hù)半徑二，避雷針與主變A型龍門(mén)架最遠(yuǎn)端22m ,距 110kV線路終端塔27m ,距電氣設(shè)備、構(gòu)架最近距離17m。避雷針?biāo)叨扔?jì)算避雷針?biāo)惭b基礎(chǔ)高度h=277.74-253.88=23.86 m被保護(hù)物高度 11 =267.99-253.88=14.11 m廠(1.5h-2 .) P 5.5 當(dāng) h >30 時(shí)，P=而 5.5 22= (1.5h-2 X14.11 ) xA

10、h=34.48 (米)避雷針?biāo)?shí)際高度上 =34.48-23.86=10.62 m110kV曲線終端塔及進(jìn)戶線避雷針?biāo)惭b基礎(chǔ)高度h=277.74-253.88=23.86 m被保護(hù)終端塔高度=265.26-253.88=11.38 m被保護(hù)進(jìn)戶高度 11 =267.99-253.88=14.11 m最終按最遠(yuǎn)距離27米 最高高度14.11 mr (1.5h-2 1)PS.5當(dāng) h >30 時(shí)，P=而5.527= (1.5h-2 X14.11 ) X病 h=39.33 m避雷針?biāo)?shí)際高度 h，=39.33-23.86=15.47 m考慮測(cè)量及計(jì)算誤差，依據(jù)全國(guó)通用電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)圖集D565 （一）獨(dú)立避雷針，避雷針?biāo)叨冗x定為20米鍍鋅鋼構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)開(kāi)挖-基礎(chǔ)澆筑-引下線敷設(shè)-避雷針?biāo)惭b-拆除舊避雷針及避雷線一施工場(chǎng)地清理一竣工驗(yàn)收?；A(chǔ)開(kāi) 挖深度不夠用錨桿打入基巖再澆筑混凝土，避雷針接地引下 線采用雙根-50*5鍍鋅扁鋼與主接地網(wǎng)連接。從問(wèn)題提由、技術(shù)方案編制和組織實(shí)施等，工程費(fèi)用6.8萬(wàn)元，施工工期1個(gè)月，于2012年6月安全竣工。5 .實(shí)施效果避