發電廠防雷

發電廠防雷一般是指發電廠和變電站的防雷，由于許多電力設備身處其中，而且還有電力系統中最重要的電力設備―發電機和變壓器，因此發電廠和變電站（以下簡稱發、變電站）的防雷重要性比線路大。 

如果說輸電線不一定都要架設避雷線，那么發、變電站卻要避雷針、避雷線和避雷器三者俱全。

發、變電站受雷有三個來源：雷直擊電力設備；雷直擊避雷針、線后形成的感應過電壓；雷直擊輸電線后沿線路的來波。

1、我們先來看第一種情況。在以前的文章中，我曾經談到，對一個100米見方的變電站，在中等落雷地區（每年打40個雷），大約27年會遭受一次雷擊?；蛘哒f如果有一個地區，有27個變電站，那么該地區平均每年都會有一個變電站遭雷打。

如果在雷電易擊區，則平均每2、3年就要落雷一次。雷電易擊區一般是指山區的風口處、順風的河谷、峽谷以及易形成雷云的四周是山的潮濕盆地；土壤電阻率有突變的地帶，例如巖石與土壤，山坡與稻田的交界處、以及巖石山腳下有小河的山谷處；地下有導電性礦的地面（即雷喜歡朝土壤電阻率小的地方打）；良好土壤和植被的山丘，雷易擊于山頂和山的向陽坡。

所以我們在選址時應該盡量躲開這些地區，并且所有的發、變電站都必須裝設防直擊雷裝置―避雷針或避雷線。裝了避雷針、線后，根據我國的運行經驗，發、變電站的雷電繞擊事故率約為0.2～0.3次/百所年，即對一個發、變電站而言，1000年才會遇到雷擊2～3次，所以避雷針、線的防雷效果還是相當有效的。

2、我們再來看第二種情況。有了上述第一道防線后，發、變電站還是會發生雷擊事故，這就是由感應雷引起的，對于感應雷的解釋，以前的文章也進行過解釋。

感應雷會使35kV及以下的母線和設備產生嚴重的故障，據不完全統計，變電站35kV及以下側的感應過電壓事故率約為1次/百所年，所以避雷針應盡量遠離電力設備。

3、由于線路落雷次數多，所以第三種情況最頻繁。線路的絕緣一般比發、變電站設備的絕緣為高。

例如110千伏線路，每串有7個―4.5絕緣子，其沖擊絕緣強度為700千伏，說明沿線路可能有700kV的雷電波進到變電站，因為經濟上的原因，相同電壓等級的變壓器的出廠全波試驗電壓只有480kV，所以變壓器幾乎必壞無疑。

限制這種侵入波的主要設備是避雷器，但這還不夠，由于制造上的原因，避雷器的通流容量有一定的限制，一般在5kA到15kA的范圍內。而在我國，每100次雷中，大約平均有73次的雷電流會達到15kA，所以此時避雷器也幾乎必壞無疑。

解決的辦法就是在臨近變電站的1～2公里線路上架設避雷線，這稱為進線段。由于進線段導線本身阻抗的作用，流過避雷器的雷電流將受到限制，而且沿導線的來波陡度也將由于沖擊電暈的作用而大為降低。

有了進線段之后，沿線來波把避雷器打壞的很少。據我國的運行經驗統計，110～220kV變電站侵入雷電波事故率約為0.5次/百所年，即一個變電站的耐雷壽命有200年，35kV變電站侵入雷電波事故率約為0.67次/百所年，即一個變電站的耐雷壽命約為150年，這是因為35kV電壓等級的設備本身絕緣較低的原因。

最后談談旋轉電機的防雷，在這里特別提到旋轉，是因為變壓器是靜止的。世界上的事情就是這么奇怪，電力系統中最重要的兩個設備，一個旋轉，一個卻靜止，其實這就是一陰一陽謂之道也！就是因為發電機是旋轉的，所以它的防雷具有以下特點：

1、發電機是整個電力系統的源泉，特別在獨立電廠中更是如此。當它遭受雷擊時，可能產生強大的電流將定子鐵心燒壞。

2、旋轉電機由于結構上的特點，其絕緣水平比較低。因為它的絕緣物是放在定子鐵心的槽中的，在制造過程中需要將線圈壓進槽內，這可能會使絕緣物受到損傷。又由于它不能像變壓器那樣放在油中，所以只能完全靠固體介質來絕緣，這樣在制造過程中就可能產生氣泡，從而容易發生局部放電。同時它也不能像變壓器線圈那樣能采用電容補償等措施來使沖擊電壓分布均勻。所以電機的絕緣水平比起同級變壓器來要弱得多，例如出廠時前者的沖擊耐壓只有后者的三分之一左右。 

3、電機絕緣在運行中老化速率較快，這是因為它所處的條件比變壓器要差得多的緣故。電機在運行中可能受潮，受污，也可能受到臭氧等化學成分的侵蝕，同時又經常受到機械力（如震動，短路電流沖擊以及熱脹冷縮等）的作用。電機的絕緣介質受到破壞后的累積效應也比較強，特別在導線出槽處，由于電場極不均勻，所以每逢過電壓作用時該處絕緣就受到一次輕微損傷，時間一長就可能發生擊穿。

綜上所述，旋轉電機的防雷元件只靠避雷器就不夠了，一般需要避雷器、電容器、電抗器和電纜段。