摘要：变电站作为电力系统的重要组成部分，由于变电站的特殊属性，容易引发雷击变电站事故，对于变电站的防雷措施要求十分严格。本文阐述了雷击变电站的种类及危害，介绍了国内外变电站防雷的研究现状，通过对雷击变电站事故的原因进行分析研究，探讨了变电站的防雷措施及其重要的现实指导意义。
关键词：变电站；防雷；措施
1 前言
随着我国经济的迅猛发展，电网建设迎来了发展的黄金时期，修建变电站更是电网建设的重中之重。变电站作为电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能以及分配电能的场所，通过变电站中的变压器将不同等级电压的电网连接起来。变电站还有开关设备、汇流母线、计量装置、互感器、指示仪表、继电保护装置、调度通信装置和防雷保护装置等，这些一、二次设备对变电站起着监视和保护作用。雷电具有电流大、电压高、冲击性强等特点，破坏性十足，雷击时在空间产生更强的暂态电磁场，成为变电站主要电磁干扰源，一旦变电站发生雷击事故，很容易导致电网设备损坏和线路发生跳闸事故，因此研究变电站综合防雷措施具有十分重大的实际指导意义。
2 雷击变电站的种类及危害
雷击变电站遭受雷击事故有两种情况，一种情况是雷击站内的构架或独立避雷针；第二种情况是雷击站内建筑物的防雷系统。变电站也可能直接遭受直击雷，雷直击变电站的事故也分为两种情况：一是雷电直击变电站设备，直接击坏变电站主设备；二是雷电击中站内避雷针，经避雷针泄放电流时，由于站内主网接地阻抗过高，导致地电位升高，从而形成地电位反击损坏变电站设备。但更多的情况是因线路遭受直击雷或感应雷而在线路上产生感应过电压，这些影响会以雷电波的形式沿线路侵入变电站，会对变电站的主要设备造成破坏性的损伤，导致变电站内避雷器爆炸，损坏绝缘较差的主变压器。因此，在线路靠近变电站的一段进线上必须架设避雷线限制流经避雷器的雷电流和入侵波的陡度，以此达到防感应雷的目的。
3 变电站雷击的成因分析
在变电站正常运行的过程中，一些电气设备的绝缘经常会处于电网额定电压之下。但是，在由于各方面因素的影响和制约，尤其是雷电因素，使得在供电系统以及配电系统的电压远远超过了正常的数值，从而对变电站的稳定运行造成了很大的影响。一般情况下，变电站出现雷击的原因主要可以体现在两个方面。一方面，在配电站运行过程中，雷电会直接击在设备上，致使变电站的运行受到了一定的影响。另一方面，架空线路的雷电感应通过电压或者直击雷过电压形成其强大的雷电波，侵入到变电站当中，从而使得变电站内无法正常的运行。对于感应过电压以及直击雷过电压，其具体分析如下：第一，感应过电压分析。通常情况下，在一些雷雨天气，经常会产生雷电现象。当遇到这种情况时，雷电云就会在架空导线上方，由于受到静电感应，雷云就会在导线上方集聚越来越多的异性束缚电荷，当雷云在向大地放电的过程中，架空的导线上的异性束缚电荷就会被释放，然后形成的电荷流就会想架空导线的两端聚集，并产生非常高的过电压，致使变电站的运行受到了一定的影响。第二，直接雷过电压分析。在变电站运行过程中，雷云会直接击中电力设备，并且形成一个比较强大的雷电流。这种情况的出现，就会使得雷电流在电力设备上产生较高的电压，一旦雷电流通过物体，那么就会使得变电站的运行受到很大的影响。
当出现这些问题时，如果相关人员没有及时的采取措施，久而久之，就会使变电站的电力设备绝缘损坏，从而引发一系列的安全事故，不利于电力企业的良好发展和进步。
4 变电站防雷的原则
针对变电站的特点，其总的防雷原则是将绝大部分雷电流直接由接闪器引入地下泄散（外部保护），阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护），限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。这三道防线，相互配合，各行其责，缺一小可。应从单纯一维防护（避雷针引雷入地一一无源保护）转为三维防护（有源和无源防护），包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。
（1）外部防雷和内部防雷。避雷针或避雷带、避雷网引卜线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防比雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷，需要对进出保护区的电缆，金属管道等都要连接防雷及过压保护器，并实行等电位连接。
（2）防雷等电位连接。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，各个局部等电位连接棒互相连接，并最后与主等电位连接棒相连。
5 防雷措施
防雷设计对于电力系统来说非常重要，那么在实际中我们应该如何做到有效防雷呢？变电站防雷措施主要有两种，一种是利用二次保护装置将雷电引入接地网，另一种是避免雷电电流进入电网系统。在实际工作中，我们一定要根据不同类型的雷击设计符合需要的保护措施。下面介绍几种常用的防雷措施。
5.1变电站接闪器
在变电站遭受雷击时，防雷系统用直接拦截的方法将雷电流引入接地网。目前常用到的接闪器有避雷针和避雷线两种。可以根据变电站的规模，合理的选择接闪器。在实际工作中，小规模的变电站大多都是采用独立式的避雷针，而大规模的变电站同常是在构架上同时安装避雷针和避雷线。
5.2浪涌抑制器
对于闪电放电和变电站开关操作、静电放电时产生的瞬时过电压不仅会加快电力设备的老化，还有可能对电力设备造成毁灭性的破坏。对于这种浪涌现象造成的破坏，我们可以采用加装浪涌的二次保护器来进行保护电力设备。利用同等电位原理二次保护器能及时将浪涌电流导入接地系统，从而保护电力设备，延长电力设备的使用寿命。
5.3对雷电流进行屏蔽
在变电站中，电力装置不仅有模拟电路，还有数字电路。如果模拟设备和数字设备没有分开，那么就会相互干扰，影响设备的正常使用，甚至有可能造成设备损坏，所以必须将模拟设备和数字设备分开，而且这两者只能够有一个连接点。在电力系统中通信线路可以采用具有屏蔽层的多绞屏蔽电缆，对于强电的导线尽量单独进行安装，并且保证电缆的屏蔽层接地只有一个点。
5.4安装变电站避雷器
通过避雷器可以将侵入变电站的雷电流降低到电气装置的绝缘强度许可的范围之内。目前我国的变电站避雷器大多采用金属氧化物的避雷路器。
6 结语
综上所述，变电站作为电力系统中非常重要的组成部分，其非常容易遭受雷电的袭击，进而引发安全事故，这不仅会对变电站的正常工作造成影响，而且也会对人们的生命财产安全造成威胁。因此，必须有效应用变电站内的防雷保护措施，确保变电站运行的稳定性与安全性，使整个电力系统能够稳定运行。
参考文献：
[1]李舟鑫，李彦霖，李婧，等.110kV以上电压等级变电站避雷针折线法与滚球法保护半径对比分析[J].现代建筑电气，2019，10（06）：40-44.
[2]李涛.电力调度自动化与通信高频开关电源设备的防雷措施探讨[J].建材与装饰，2018（51）：224-226.
[3]沈亮，王骁.110kV变电站防雷接地改善措施[J].上海电力学院学报，2015（31）：153-155.