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摘 要：本文主要对中原油田电力系统防雷措施及具体实施方案进行调研，提出对电网防雷需要具备的三道防线，通过安装避雷设备、更换接地系统等有效措施完善油田电网的防雷系统。最后阐述了中原油田电力系统在防雷设施改造中取得的成果。
关键词：中原油田 电力系统 防雷 实施方案
长期以来雷击所引起的故障是影响电网安全可靠运行的较为主要的原因之一。尤其是在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的事故率更高。
雷电所产生的危害是由雷电产生的三种效应导致的：一是电效应，雷电可产生强大的电场和磁场，使处于雷击区内的电子设备和人体产生静电感应和电磁感应，生成数千伏的静电感应电压，由此造成大量电子设备被击毁，或导致人体心室纤颤及呼吸肌麻痹而猝死。二是由于热效应强大的雷电流可以转变为热能。据测算，雷击点的发热量可达500～2000焦耳，能立即熔化50～200立方毫米厚的钢材。这正是遭雷击后建筑物起火燃烧、人体组织会碳化成焦状的原因。三是雷击能对物体产生强大的冲击性电动力，使被击物体断裂或破碎，例如建筑物倒塌、大树从中间被劈开、正在田里劳作的人瞬间被击掉一侧上肢等。
一、常规防雷措施
1.接地电阻
电气设备的接地，按其目的的不同可以分为保护接地、工作接地、防雷接地。防雷接地是针对防雷保护的需要而设置的，目的就是减小雷电流通过接地装置的地电位升高。
2.避雷器
2.1线路避雷器
线路避雷器并联在线路绝缘子串旁边，当线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。
2.2氧化锌避雷器
氧化锌避雷器由于具有很好的非线性特性，所以在正常运行电压下呈现很高的阻值，正常工作时通过它的电流只是微安级；当施加在它上面的电压超过参考电压时，其伏安特性渐呈平坦曲线，通过它的电流增加很快，从而可以有效的抑制过电压，保护其它电气设备的安全运行。
3.避雷线
避雷线（针）的防雷保护作用，在于它比被保护物高，能把雷电从被保护物上方引向自身并安全泄入大地。因此，避雷线（针）的引雷和安全泄入大地是至关重要的。
二、中原油田现场调研情况
中原油田位于中国河南省的东北部濮阳，是河南省第一大电力用户，据统计，中原油田所在地年平均雷电日约为30天，局部易落雷区年雷电日有时能达到45天以上，属于多雷区，雷暴活动和雷电灾害频发。中原油田35kV输电线路线路根据采油井的位置而架设，线路分布广，地理环境比较复杂，地下埋设各种油、水金属管线，地上种植有大片树林，线路分布错综复杂，交叉跨越点多。在雷雨季节，线路雷击跳闸次数占总跳闸次数相对比例大。针对中原油田35kV输电线路的特点，采用一种基于区域规划的输电线路差异化雷害风险评估方法，即对油田整个35kV线路按经、纬度坐标进行等比例区域规划和细分，对每块区域进行雷害风险评估，找出最易遭受雷害的区域和杆塔，然后通过雷电定位系统统计此区域内近年来雷电活动规律，并结合地形地貌综合分析，给出重点防护段和重点防护杆塔，针对性地进行线路雷害综合治理。
三、油田电网防雷措施及规划
电力系统防雷是一项复杂的系统工程，根据落雷情况的分析，做好油田电网防雷治理工作，减少雷电灾害损失。结合油田电网实际，具体有如下防雷措施及规划：
1.变电所
1.1主变中性点
油田7座110kV变电所主变压器的35kV中性点均加装避雷器，并采用经消弧线圈接地运行方式，可防止极端条件下发生单相接地故障后，该侧中性点电压出现大的偏移，并且具有保护消弧线圈的功能，提高主变压器的耐雷水平。
1.2一次接地系统
改造变电站接地系统。由于环境的影响和运行年限长，部分变电站的接地网锈蚀严重，需要进行更换改造。目前油田7座110kV变电所的所有一次接地系统均已改造完成。根据要求，全站接地网总接地电阻不大于0.5欧姆，独立避雷针接地电阻不大于10欧姆，水平接地线采用150 mm2裸铜绞线，垂直接地极采用铜包钢接地极。
2.线路
依据现场调查及差异化防雷研究分析，确定避雷器设置部位为：①所带负荷较大的线路；②交叉跨越、河套、空旷地带等易落雷地点；③線路附近金属管线较多地段；④线路出口。
2.1线路出口
变电所35kV线路出口第1基杆加装1组带串联间隙的氧化锌避雷器。6（10）kV线路出口、第1基杆各加装1组氧化锌避雷器。
2.2线路本体
对油田41条35kV输电线路进行了防雷改造，共安装166组氧化锌避雷器，对采油厂36条配电线路进行了防雷改造，共安装209组氧化锌避雷器，总计共安装375组。
3.投入自动重合闸
雷击输电线路往往造成的是瞬时性故障，而线路的合成绝缘子有能够自行恢复绝缘的性能，重合闸成功率比较高。因此输电线路应尽量装设并投入自动重合闸，降低线路雷击跳闸率。
四、下步防雷规划
1.降低线路杆塔的接地电阻
全面测试35kV线路带避雷线的变电所进线段杆塔接地电阻，以及设备与接地极的连通情况。由于接地极运行时间长，部分锈蚀严重，需要全面改造，将原来通过电杆的暗接地改为明接地，从避雷线至接地极新敷设接地引线。
2.提高防雷绝缘水平
提高35kV电力线路的绝缘水平，重视过电压的设备绝缘配合问题。选择雷电全波冲击耐受电压水平高的线路绝缘子或适当加长型合成绝缘子的长度。
3.应用新技术，降低雷害
应用雷电定位系统。雷电定位系统技术日趋成熟，在国内得到广泛的应用，雷电定位系统能积累可靠的基础数据，可以用于事故定量分析和雷击点定位，便于进行事故点查找，可节省大量的人力物力，有助于分析事故原因。油田应借鉴和学习国内的防雷经验，在条件成熟时，安装雷电定位系统，采取有效的防雷措施，降低雷害。
五、防雷设施改造后的效果
通过完善油田电网的防雷设施，提高了电网的整体耐雷水平，确保电网在雷雨季节能够安全、可靠运行，减少雷击事故的发生。从技术方面实现以下4个方面的效果：
1.分流：线路增加避雷器及接地引下线，从而减小每根引下线通过的雷电流；
2.均压：使被保护对象的各部位尽可能构成等电位，从而杜绝电位差对电子设备造成的损害；
3.接地：良好的接地是防雷安全的重要保证之一，尤其是二次高压反击雷，良好的接地能够有效地消除二次高压反击雷的产生；
4.保护：对一、二次设备进行过压和过流的保护。
关键词：中原油田 电力系统 防雷 实施方案
长期以来雷击所引起的故障是影响电网安全可靠运行的较为主要的原因之一。尤其是在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的事故率更高。
雷电所产生的危害是由雷电产生的三种效应导致的：一是电效应，雷电可产生强大的电场和磁场，使处于雷击区内的电子设备和人体产生静电感应和电磁感应，生成数千伏的静电感应电压，由此造成大量电子设备被击毁，或导致人体心室纤颤及呼吸肌麻痹而猝死。二是由于热效应强大的雷电流可以转变为热能。据测算，雷击点的发热量可达500～2000焦耳，能立即熔化50～200立方毫米厚的钢材。这正是遭雷击后建筑物起火燃烧、人体组织会碳化成焦状的原因。三是雷击能对物体产生强大的冲击性电动力，使被击物体断裂或破碎，例如建筑物倒塌、大树从中间被劈开、正在田里劳作的人瞬间被击掉一侧上肢等。
一、常规防雷措施
1.接地电阻
电气设备的接地，按其目的的不同可以分为保护接地、工作接地、防雷接地。防雷接地是针对防雷保护的需要而设置的，目的就是减小雷电流通过接地装置的地电位升高。
2.避雷器
2.1线路避雷器
线路避雷器并联在线路绝缘子串旁边，当线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。
2.2氧化锌避雷器
氧化锌避雷器由于具有很好的非线性特性，所以在正常运行电压下呈现很高的阻值，正常工作时通过它的电流只是微安级；当施加在它上面的电压超过参考电压时，其伏安特性渐呈平坦曲线，通过它的电流增加很快，从而可以有效的抑制过电压，保护其它电气设备的安全运行。
3.避雷线
避雷线（针）的防雷保护作用，在于它比被保护物高，能把雷电从被保护物上方引向自身并安全泄入大地。因此，避雷线（针）的引雷和安全泄入大地是至关重要的。
二、中原油田现场调研情况
中原油田位于中国河南省的东北部濮阳，是河南省第一大电力用户，据统计，中原油田所在地年平均雷电日约为30天，局部易落雷区年雷电日有时能达到45天以上，属于多雷区，雷暴活动和雷电灾害频发。中原油田35kV输电线路线路根据采油井的位置而架设，线路分布广，地理环境比较复杂，地下埋设各种油、水金属管线，地上种植有大片树林，线路分布错综复杂，交叉跨越点多。在雷雨季节，线路雷击跳闸次数占总跳闸次数相对比例大。针对中原油田35kV输电线路的特点，采用一种基于区域规划的输电线路差异化雷害风险评估方法，即对油田整个35kV线路按经、纬度坐标进行等比例区域规划和细分，对每块区域进行雷害风险评估，找出最易遭受雷害的区域和杆塔，然后通过雷电定位系统统计此区域内近年来雷电活动规律，并结合地形地貌综合分析，给出重点防护段和重点防护杆塔，针对性地进行线路雷害综合治理。
三、油田电网防雷措施及规划
电力系统防雷是一项复杂的系统工程，根据落雷情况的分析，做好油田电网防雷治理工作，减少雷电灾害损失。结合油田电网实际，具体有如下防雷措施及规划：
1.变电所
1.1主变中性点
油田7座110kV变电所主变压器的35kV中性点均加装避雷器，并采用经消弧线圈接地运行方式，可防止极端条件下发生单相接地故障后，该侧中性点电压出现大的偏移，并且具有保护消弧线圈的功能，提高主变压器的耐雷水平。
1.2一次接地系统
改造变电站接地系统。由于环境的影响和运行年限长，部分变电站的接地网锈蚀严重，需要进行更换改造。目前油田7座110kV变电所的所有一次接地系统均已改造完成。根据要求，全站接地网总接地电阻不大于0.5欧姆，独立避雷针接地电阻不大于10欧姆，水平接地线采用150 mm2裸铜绞线，垂直接地极采用铜包钢接地极。
2.线路
依据现场调查及差异化防雷研究分析，确定避雷器设置部位为：①所带负荷较大的线路；②交叉跨越、河套、空旷地带等易落雷地点；③線路附近金属管线较多地段；④线路出口。
2.1线路出口
变电所35kV线路出口第1基杆加装1组带串联间隙的氧化锌避雷器。6（10）kV线路出口、第1基杆各加装1组氧化锌避雷器。
2.2线路本体
对油田41条35kV输电线路进行了防雷改造，共安装166组氧化锌避雷器，对采油厂36条配电线路进行了防雷改造，共安装209组氧化锌避雷器，总计共安装375组。
3.投入自动重合闸
雷击输电线路往往造成的是瞬时性故障，而线路的合成绝缘子有能够自行恢复绝缘的性能，重合闸成功率比较高。因此输电线路应尽量装设并投入自动重合闸，降低线路雷击跳闸率。
四、下步防雷规划
1.降低线路杆塔的接地电阻
全面测试35kV线路带避雷线的变电所进线段杆塔接地电阻，以及设备与接地极的连通情况。由于接地极运行时间长，部分锈蚀严重，需要全面改造，将原来通过电杆的暗接地改为明接地，从避雷线至接地极新敷设接地引线。
2.提高防雷绝缘水平
提高35kV电力线路的绝缘水平，重视过电压的设备绝缘配合问题。选择雷电全波冲击耐受电压水平高的线路绝缘子或适当加长型合成绝缘子的长度。
3.应用新技术，降低雷害
应用雷电定位系统。雷电定位系统技术日趋成熟，在国内得到广泛的应用，雷电定位系统能积累可靠的基础数据，可以用于事故定量分析和雷击点定位，便于进行事故点查找，可节省大量的人力物力，有助于分析事故原因。油田应借鉴和学习国内的防雷经验，在条件成熟时，安装雷电定位系统，采取有效的防雷措施，降低雷害。
五、防雷设施改造后的效果
通过完善油田电网的防雷设施，提高了电网的整体耐雷水平，确保电网在雷雨季节能够安全、可靠运行，减少雷击事故的发生。从技术方面实现以下4个方面的效果：
1.分流：线路增加避雷器及接地引下线，从而减小每根引下线通过的雷电流；
2.均压：使被保护对象的各部位尽可能构成等电位，从而杜绝电位差对电子设备造成的损害；
3.接地：良好的接地是防雷安全的重要保证之一，尤其是二次高压反击雷，良好的接地能够有效地消除二次高压反击雷的产生；
4.保护：对一、二次设备进行过压和过流的保护。