浅议变电站防雷接地措施

　　摘要：变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所,担负着电压变换和电能分配的重要任务。变电站雷电保护接地即为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。防雷接地是否合理是保证变电站安全、可靠运行的重要因素之一。本文分析了变电站的防雷措施和接地系统，提出了变电站三级防雷保护构想。
　　关键词：变电站,防雷,接地系统
　　
　　一、变电站防雷的措施
　　（一）防直击雷
　　避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。因此，架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35kV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于5米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10Ω，并需满足不发生反击事故的要求；对于110kV及以上的变电所，装设避雷针是直击雷防护的主要措施。由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于15米。因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。
　　（二）防感应雷
　　雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施：
　　采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小；改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽；改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用；除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置；所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网；在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
　　二、变电站接地系统
　　（一）变电站的接地种类
　　变电站的接地装置，按其作用分为工作接地和保护接地两类，工作接地是电力设备正常运行需要的接地。比如：变压器中性点的接地；保护接地是保护人身和设备的安全而必须进行的接地，通常包括防止触电的保护接地，防止雷击过电压的保护接地和防止静电危害的保护接地三种。上述各种接地需采用一套接地装置的联合接地系统。当雷电引起地电位高压反击时，整个变电站呈现系统电位，保证各种电力设备系统的安全。
　　（二）解决防雷接地方法
　　简单来说，解决防雷接地的设计方法，无非解决以下几个问题：
　　1.接闪器的设计。接闪器设计目的是控制雷击的位置，把闪击引导至无害的位置，避免雷电击在危险的部位。
　　2.接地网的设计。在接闪器把雷电引至建筑物后，需把雷电流安全地送至地下，重要的是把接地网的结构与接地电阻值设计好，使地网既满足电气设备的接地要求，也要满足防雷要求。
　　3.在雷电流通过建筑物的接地装置流入地下时，如何防止高电位反击。
　　4.如何防止通过金属线路引入雷电高电压，防止击坏用电设备和通信器材。
　　（三）接地装置的设计
　　1.土壤电阻率的测量工程
　　土壤电阻率的测量是工程接地设计重要的第一手资料，由于受到测量设备、方法等条件的限制，土壤电阻率的测量往往不够准确。因此，要提高测量精度，设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法，使设计误差值减小。
　　2.接地网布置
　　根据地网接地电阻的估算公式：R≈0.5ρ/S式中ρ——土壤电阻率(Ω•m)，S—接地网面积（㎡），R—地网接地电阻（Ω），地网面积一旦确定，其接地电阻也就基本一定，因此，在地网布置设计时，应充分利用变电所的全部可利用面积，如果地网面积不增加，其接地电阻是很难减小的。
　　3.垂直接地极的作用
　　在变电所中，一般采用水平接地线为主，带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知，接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明，面积为30×30㎡～100×100㎡的水平地网中附加长2.5m，40mm的垂直接地极若干，其接地电阻仅下降2.8～8%。但是，垂直接地极对冲击散流作用较好，因此，在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极，以加强集中接地和散泄雷电流。
　　三、对变电站防雷保护的构想
　　根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性，及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，可对变电站实行三级防雷保护措施，具体如下：
　　（一）第一级防护区为全所范围内的高压设备部分和高压线路的进线段保护范围。主要措施为采用独立避雷针、构架避雷针、架空避雷线、高压避雷器、设备引下线、主接地网。其主要任务为引雷、泄流、限幅、均压，完成基本的防雷功能。
　　（二）第二级防护区包括进出变电站管线、二次电缆、端子箱、所用电系统。其主要任务是防感应雷过电压和侵入波过电压的传递，以及危险电位内引外送。
　　（三）第三级防护区包括变电站主控室、远动通信机房及全部电子设备。其主要任务是多重屏蔽、电源过压嵌位、信号限幅滤波、地电位均压、浮点电位牵制。新建的变电站必须按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）、电力部《电力系统通信站防雷运行管理规程》（DL548-94）及其他相关规范要求，利用建筑物女儿墙、天面防雷网及结构钢筋、基础钢筋焊接成一体的网组成第一级屏蔽，做好防雷接地措施。
　　四、结语
　　综上所述，接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。而接地技术是一门多学科的综合技术，要在实践中不断探索，以使其更加趋于完善。采取相应雷电防护措施，保证变电站设备的安全稳定运行。
　　
　　
　　参考文献：
　　1.靳萍：《变电站的防雷接地与应对方法》，《山西师范大学学报：自然科学版》，2008年第z1期。
　　2.张晓波：《变电站的防雷接地技术》，《电工技术》，2004年第1期。
　　3.张荣：《变电站防雷接地系统施工的质量管理》，《中国新技术新产品》，2010年第18期。

《浅议变电站防雷接地措施》

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