作者： 戚格宁，李超，周褀雯

( 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司)

全文发表在《电力勘测设计》,2024年5期

摘要：针对特高压变电站防直击雷保护方案的选择，通过在CDEGS软件中对某特高压变电站主变压器构架避雷针及接地系统的建模仿真，得到直击雷发生时主变附近电气设备的绝缘裕度。并在此结论的基础上对主变构架避雷针设置的可行性进行分析和探讨，为后续建设的特高压变电站防直击雷保护方案提供建设性意见。

关键词：特高压；主变构架避雷针；地电位反击

0 引言

特高压变电站站址普遍位于远离市区的开阔平坦地带，假使该地区落雷概率高，变电站将更易遭受雷击；若站内防直击雷措施配置的工程裕度较小，直击雷引起的反击将直接导致周边绝缘水平不足的设备被击穿，从而破坏站内电气设备引起停电事故，危害整个电力系统的可靠性以及供电安全。因此，特高压变电站内防直击雷措施配置的合理与否直接决定了变电站的运行可靠性。

特高压变电站布置空间受限，针对特高压变电站主变区域的防雷保护普遍采用独立避雷针，在对配电装置优化布置要求日益严格的情况下，需要结合实际情况，在主变避雷针上设置避雷针，以减少独立避雷针的设置，降低周边构架避雷针高度，可以有效地优化设备布置。

根据 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》中对于主变构架设置避雷针的态度非常谨慎 [1]。因此，在优化布置和防直击雷保护方案的设置之间的平衡尤为重要，需要对特高压变电站主变压器构架及接地系统的建模仿真，得出直击雷发生时主变区域地电位升及其变化，并在此结论的基础上对主变构架避雷针设置的可行性进行分析和探讨。

（以下略）

2.2 算法原理

针对上述雷电流参数，计算雷电流的电磁场时域分布。雷电流时域中的标量电压以及电磁场可以通过傅立叶变换求得：（略）

2.3 雷击位置选取

地电位反击与接地网冲击电阻和冲击电流的幅值直接相关。从工程裕度保守的角度考虑，选择靠近主变备用相上的构架避雷针作为雷击位置。由于此处雷电冲击电流入地后，电流的分流通道有限，无法有效泄流，经此处的雷电冲击电流最大，能有效反映雷击后电位反击的最严苛情况。

2.4 地网模型

根据勘测数据，该站区土壤腐蚀性为“弱腐蚀性”，土壤 PH 值呈弱碱性，在综合考虑导电及电磁暂态特性、耐腐蚀性、可靠性以及全寿命周期成本综合考虑，推荐采用纯铜接地网。接地引下线考虑通过 100% 短路电流，统一选用 -40 mm×5 mm 铜排；主接地网按 75% 接地短路电流选择，水平接地体截面选用 150 mm2铜绞线。垂直接地体采用 L=5 m，φ17.2 mm铜覆钢棒。将所有接地导体及金属构件在HIFREQ 中建立包含外涂层的准确模型。接地网模型及主变区域构架简化示意图如图 4 所示。

（以下略。）

3 仿真结果及分析（略）

自然界中的雷电不可能消失

人类对技术进步的向往和冲动也不可能终止

技术进步带来的潜在威胁

只能靠技术的继续进步来解决