水電站預(yù)防雷擊火災(zāi)事故發(fā)生的措施

　　在我國(guó)，水電站已成為各大電網(wǎng)的主要電源，發(fā)揮著發(fā)電、防洪、航運(yùn)、供水等綜合利用效益，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著越來(lái)越重要的作用。但由于水電站自然條件復(fù)雜，設(shè)備與線(xiàn)路內(nèi)在聯(lián)系緊密，一旦發(fā)生雷擊事故非凡是雷擊火災(zāi)事故，就會(huì)波及全站乃至全網(wǎng)，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。2002年9月，三門(mén)峽水電站2號(hào)主變壓器因雷擊引起火災(zāi)而損壞，致使3號(hào)發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，被迫棄水約0.99億立方米。因此，為確保水電站運(yùn)行安全，必須采取防雷措施。

　　1、水電站雷擊火災(zāi)的危害性

　　1.1、直接雷擊即雷云直接向水電站的電氣設(shè)備或建筑物放電。電站建筑物若被直接雷擊中，巨大的雷電流將會(huì)造成建筑物火災(zāi)；若雷云直接向電氣設(shè)備放電，則直擊雷過(guò)電壓會(huì)使電氣設(shè)備的絕緣遭到擊穿破壞而造成火災(zāi)。

　　1.2、感應(yīng)雷擊在雷云臨近水電站上空時(shí)，水電站建筑物和四周地面上將感應(yīng)產(chǎn)生大量的電荷。假如建筑物接地不夠良好，就會(huì)與大地間形成電位差，當(dāng)感應(yīng)雷過(guò)電壓足夠大時(shí)，就會(huì)引起建筑物內(nèi)部的電線(xiàn)、金屬管道、大型金屬設(shè)備放電而造成火災(zāi)。

　　1.3、雷電侵入波當(dāng)水電站輸電線(xiàn)路遭到直接雷擊或感應(yīng)雷擊時(shí)，巨大的雷電流會(huì)沿著輸電線(xiàn)路向電站流動(dòng)，產(chǎn)生的雷電高電壓有時(shí)可高達(dá)30~40萬(wàn)伏，使電站電氣設(shè)備絕緣損壞而造成火災(zāi)；避雷線(xiàn)被雷擊后，避雷線(xiàn)與輸電線(xiàn)間的空氣絕緣也輕易被擊穿；另外，由于水電站電氣設(shè)備本身還帶有工頻交流電，假如雷電過(guò)電壓使設(shè)備的絕緣擊穿，當(dāng)短暫的雷電流過(guò)去之后，工頻交流電通過(guò)其擊穿通道時(shí)就會(huì)短路，從而造成火災(zāi)事故。

　　2、水電站雷擊火災(zāi)的預(yù)防措施

　　在水電站防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)雷電活動(dòng)情況、地形、地質(zhì)、氣象情況以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，符合電力系統(tǒng)和電力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。雷電活動(dòng)非凡強(qiáng)烈的地區(qū)，還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)加強(qiáng)防雷措施。

　　2.1、直擊雷的保護(hù)為防止水電站直擊雷，可采用避雷針或避雷線(xiàn)保護(hù)，在峽谷地區(qū)宜采用避雷線(xiàn)或避雷針、避雷線(xiàn)聯(lián)合保護(hù)。1980年以前，高壓配電裝置一般都是采用避雷針?lè)乐怪睋衾祝潆娋€(xiàn)路采用避雷線(xiàn)防止直擊雷。1980年首次在葛洲壩水電站二江電廠220kV開(kāi)關(guān)站采用避雷線(xiàn)進(jìn)行保護(hù)，運(yùn)行實(shí)踐證實(shí)，采用避雷線(xiàn)進(jìn)行保護(hù)通常較避雷針的高度低，受雷面積小，接地裝置要求比避雷針簡(jiǎn)易且較為經(jīng)濟(jì)。水電站的下列設(shè)施應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置：

　?。?）戶(hù)外配電裝置，包括組合導(dǎo)線(xiàn)和母線(xiàn)廊道；

　?。?）無(wú)鋼筋的磚木結(jié)構(gòu)主廠房和室內(nèi)配電裝置；

　?。?）戶(hù)外布置的電力變壓器、主變壓器的高壓引出線(xiàn)和戶(hù)外布置的發(fā)電機(jī)電壓引出線(xiàn)；

　　（4）油處理室、露天油罐、主變壓器修理間及易燃易爆材料倉(cāng)庫(kù)等建筑物和需要保護(hù)的其它設(shè)施。

　　對(duì)水電站中一些不需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的直接雷擊保護(hù)裝置的建筑物，則采用將其金屬結(jié)構(gòu)（如金屬屋架、鋼筋等）接地；對(duì)非金屬材料建造的建筑物，則在屋頂安裝避雷帶作為防止直接雷擊的措施。

　　2.2、感應(yīng)雷的保護(hù)感應(yīng)雷過(guò)電壓對(duì)水電站60kV及60kV以下的電氣系統(tǒng)絕緣有損害。一般電氣設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離可能遭到直擊雷的設(shè)備（如避雷針、避雷線(xiàn)）或較高的建筑物，增大電氣設(shè)備對(duì)地電容或采用閥型避雷器保護(hù)，以減少感應(yīng)雷擊過(guò)電壓的危害。建筑物屋頂上的設(shè)備金屬外殼、電纜金屬外皮和建筑物金屬架構(gòu)均應(yīng)接地，建筑物內(nèi)的金屬管道、金屬設(shè)備應(yīng)接地，以避免由雷電所引起的靜電感應(yīng)而產(chǎn)生火花放電。

　　2.3、雷電侵入波的保護(hù)水電站防止雷電侵入波的主要措施是安裝避雷器，將侵入波過(guò)電壓的幅值限制在電氣設(shè)備絕緣的耐沖擊電壓水平以下。避免設(shè)備發(fā)生擊穿損壞或火災(zāi)事故。

　　3、水電站主要避雷設(shè)施

　　3.1、避雷針避雷針是水電站中用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備和建筑物避免遭受直接雷擊的主要防雷裝置，避雷針的接閃器（針尖）一般用直徑10~20nll／l、長(zhǎng)1~2m的鋼棒制成。引下線(xiàn)一般使用截面不小于25mm2的圓鋼、扁鋼或鍍鋅鋼絞線(xiàn)，假如支持物為鋼筋混凝土或鋼支架時(shí)，也可用支架內(nèi)的鋼筋或支架本身作為引下線(xiàn)。引下線(xiàn)與接閃器和接地體之間，以及引下線(xiàn)本身的接頭連接必須牢固，因此不應(yīng)用絞合的辦法，而要用焊接或螺栓連接。

　　3.2、避雷線(xiàn)在水電站中，避雷線(xiàn)主要用來(lái)保護(hù)主變壓器高壓引出線(xiàn)（當(dāng)主變壓器與戶(hù)外高壓配電裝置相距較遠(yuǎn)時(shí)）和架空輸電線(xiàn)，避免遭受雷的直擊。接閃器為懸掛在帶電導(dǎo)線(xiàn)上方的接地導(dǎo)線(xiàn)（架空地線(xiàn)），一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線(xiàn)。接地引下線(xiàn)則采用截面不小于25ram2的鍍鋅鋼絞線(xiàn)。

　　3.3、保護(hù)間隙保護(hù)間隙是最簡(jiǎn)單的防雷保護(hù)裝置。間隙的一端接于被保護(hù)設(shè)備的帶電部分，另一端與接地裝置相連。在正常運(yùn)行時(shí)，由間隙將設(shè)備的帶電部分與地隔開(kāi)，在雷電波過(guò)電壓襲來(lái)時(shí)，間隙被擊穿，把雷電荷引入大地，從而使被保護(hù)的設(shè)備避免遭受高壓損壞。保護(hù)間隙一般只用于保護(hù)供電可靠性要求不高的線(xiàn)路。

　　3.4、管形避雷器管形避雷器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有滅弧能力的保護(hù)間隙，主要由內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)火花間隙及滅弧管組成。管形避雷器一般安裝在線(xiàn)路的絕緣薄弱處或發(fā)、變電站的進(jìn)出線(xiàn)段上，用以保護(hù)線(xiàn)路的絕緣和限制進(jìn)入發(fā)電站、變電所的雷電侵入波的幅值。

　　3.5、閥式避雷器閥式避雷器的主要元件是火花間隙和閥性電阻。目前我國(guó)生產(chǎn)的普通閥式避雷器有FS和FZ兩種系列。FS系列主要用于保護(hù)小容量的配電裝置中的電氣設(shè)備；FZ系列主要用于保護(hù)發(fā)電站和變電所的變壓器及電氣設(shè)備。

　　4、水電站的接地裝置水電站的接地裝置由接地體和接地線(xiàn)組成

　　4.1、接地體

　　4.1.1、自然接地體由于構(gòu)筑需要而埋設(shè)在水中或地中的各種金屬部件，如水電站水下混凝土中埋設(shè)的鋼管（壓力鋼管、蝸殼、尾水管等），廠房水下部分的鋼筋網(wǎng)、攔污柵、閘門(mén)槽等。

　　4.1.2、人工接地體專(zhuān)門(mén)為接地需要而在地中埋設(shè)的接地體，有水平和垂直兩種敷設(shè)方式，也經(jīng)常采用兩者組合而成的復(fù)式接地體。由于水平接地體施工比較方便，所以接地網(wǎng)常以水平接地體為主，并組成網(wǎng)格形，使地面電位比較均勻。一般情況下，應(yīng)該首先利用自然接地體，在接地電阻達(dá)不到要求的數(shù)值時(shí)，可加設(shè)人工接地體，組成總接地網(wǎng)。主、副廠房和戶(hù)外配電裝置的接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合。

　　4.2、接地線(xiàn)接地線(xiàn)一般采用圓鋼、扁鋼或鍍鋅鋼絞線(xiàn)。接地線(xiàn)間以及接地線(xiàn)和接地體間的連接應(yīng)采用焊接，對(duì)于有強(qiáng)烈腐蝕性的土壤，接地體和接地線(xiàn)的厚度及截面應(yīng)適當(dāng)加大，或采取鍍鋅、鍍錫等防腐措施。

　　5、水電站防雷裝置的維護(hù)

　　水電站防雷裝置的檢查維護(hù)為了使水電站的防雷裝置有良好的保護(hù)性能，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行經(jīng)常檢查或定期檢查。

　?。?）每年雷雨季節(jié)到來(lái)之前，應(yīng)對(duì)水電站防雷裝置進(jìn)行檢查，并測(cè)量接地電阻情況。

　　防雷裝置的接地電阻合乎要求，雷電流才能被順利導(dǎo)入地中，而不致發(fā)生對(duì)建、構(gòu)筑物的反擊和造成火災(zāi)爆炸事故。因此，對(duì)接閃器、引下線(xiàn)、接地裝置輕易發(fā)生腐蝕的地方應(yīng)加強(qiáng)檢查，避免通過(guò)雷電流時(shí)發(fā)生熔化、發(fā)熱等引起火災(zāi)危險(xiǎn)。如發(fā)現(xiàn)防雷裝置熔化或斷損、腐蝕和銹蝕超過(guò)30％以上、接地電阻不符要求等情況，應(yīng)及時(shí)予以維修或更換。雷雨后，應(yīng)注重對(duì)防雷裝置的巡視；

　?。?）對(duì)于各種避雷器，先檢查其外觀。首先檢查其瓷套或絕緣子是否完好，有無(wú)裂紋或破損，表面是否臟污，密封是否良好。

　　如1991年3月26日，葛洲壩水電站500kV開(kāi)關(guān)站2C進(jìn)線(xiàn)B相因雷擊造成避雷器記數(shù)器燒毀、引下線(xiàn)燒斷、內(nèi)部燒黑碳化，原因是避雷器的密封被損壞，導(dǎo)致潮氣侵入，因雷擊而使內(nèi)部絕緣擊穿損壞；再檢查其外部和引下線(xiàn)上有無(wú)閃絡(luò)或燒損痕跡，引下線(xiàn)各部分連接是否良好，固定避雷器的各組件是否牢固；進(jìn)而檢查各部分腐蝕和銹蝕的情況，動(dòng)作指示器的外間隙和保護(hù)間隙的主、輔助間隙有無(wú)變動(dòng)，有無(wú)外物引起短路；另外，還要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中避雷器的絕緣監(jiān)測(cè)，如帶電測(cè)量電導(dǎo)電流等。