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变电站防雷接地技术的探究龚正

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：龚正

[导读] 摘要：变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。

        南昌市工业技术研究院 330000
        摘要：变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。因此，提高变电站电气设备的防雷水平，采用科学的防雷技术，降低雷电危害对变电站电气设备的影响显得尤为重要。
        关键词：变电站、防雷；接地技术；措施
        一、雷电概述
        雷电是一种大气里的放电现象，它产生在积雨里.积雨的云在形成的过程中，部分云团带有正电荷，部分云团带有负电荷，因此，当电荷总量积聚到了一定的程度时，在不同的电荷云团之间，或者云团和大地之间的电压数值非常大，足够击穿空气。当云团开始游离放电的时候，我们称这个过程为先导放电。云团对地的先导放电现象是云团向地面的跳跃式逐渐发展的过程，当先导放电现象到达地面的时候（地面的建筑物和架空输电线路等），就会产生从地面向云团的主要放电阶段.在主要放电阶段中，由于不同种电荷进行剧烈中和，往往此时会出现非常大的雷电流（一般为在几百千安到几千千安之间），并且随后会产生强烈的闪电及巨大的响声，从而形成了雷电.雷电的防护措施包括以下三个部分：直击雷的防护、侧击雷的防和感应雷的防护。防雷工程的一个十分方面是接地和引入下地下线路的基本布线工程，整个防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取决这一点，所以，我们应当认真的研究变电站中电力设备和电子设备的接地效果，它是保障电力设备的安全、操作人员的安全以及设备正常工作运行的必要部分。
        二、变电站防雷接地之中存在的问题
        （1）构架未用专用接地扁钢接地
        包括母线构架通过水泥杆的主筋接地、避雷针引下线通过水泥杆的主筋导通。构架明敷接地后，构架通过水泥杆的主筋接地，遇雷击大电流时，钢筋受热温度急剧上升，水泥受热机械强度下降，容易倒杆。
        （2）变压器中性点引下线无可靠接地。
        （3）扩建地网与原接地网连接不可靠
        接地网接地电阻随着时间的推移和自身的腐蚀，接地电阻会发生改变，有的甚至超标。部分变电站根据地形地貌采取在原地网的末端，加打接地桩单处延伸。接地装置因焊接处防腐处理不好造成焊接处腐蚀加快，甚至在故障时成为易断点。
        （4）主网与避雷针网的安全距离不够
        作业人员图方便，随便开挖敷设，致使主接地网和避雷针网的地中距离严重不足，有的甚至出现主网与避雷针地网相连接。
        三、变电站接地设计要求
        变电站接地技术是避雷技术之中的一项关键构成部分，相关的工作人员利用接地装置，就能够有效地将雷电生成的雷击电流转移至地面，进而避免电力或电子等设施遇到雷击威胁，达到维护建筑物以及设施的目标。
        （1）变电站接地设计的基本准则
        变电站的接地网通常就是指那些适用于变电站防雷维护及交直流运作的常见设施，它们可以有效地推动电力机制的安全运作。相关的工作人员在设计变电站接地网的过程中，务必要遵循如下几点准则，具体来说，针对接地网，需要利用自然金属接地物以及建筑物地基中的钢筋予以连续搭载，同时还需要利用自然接地物作为基本条件，再辅之利用人工地体。不仅如此，相关的工作人员需要尽可能地搭载成闭合式的圆环形状，采用统一的接地网以及一点接地手段予以接地。
        （2）变电站的接地电阻要求
        按照我国发布的《交流电气装置的接地要求》，相关的工作人员需要确保变电站内的接地装置达到如下几点条件，如R≤2000/I。在此之中，R的单位为Ω，这代表了在季节浮动最大化的基础上接地电阻的最大值。I的单位是A，这代表了经过接地设施的入地短路电流量。在变电站运作的过程中，一旦遇到电压母线事故，这些电流量就会逐步上升，这样就很难达到R≤2000/I的既定标准。

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在当前所推行的接地标准之中，其接地电阻取值放宽到5Ω。不过放宽接地电阻的实际取值存在约束性，而不是全部的电阻都能够采取5Ω的标准。如果要放宽电阻取值，那么就需要在防止转移电位受到威胁的基础之上，应用多方面的隔离手段。从短路电流非周期性分量影响的角度进行考量，倘若接地网电位出现了逐渐上升的态势，那么3~10kV的避雷器就不会出现变化，即使出现了变化也不会引发损害，此时，需要利用匀压处置的方法，同时判断接触、跨步电位差有没有达到既定的标准，在项目完工之后，还需要评测、制作电位分步的曲线。
        （3）合理测量变电站的接地电阻
        判断接地网有无达到既定的标准，就要求相关的工作人员利用接地网的电阻取值予以评判。同时，测量所得的接地网电阻大小很大程度上会受到测量方式以及设施的影响，通常采取电流电压测量的手段去评测地网的实际电阻。然后利用三角形由置的手段布局接地棒以及辅助接地体，此时辅助接地体的接地电阻不可以大于10Ω。通过接地设施的电流量也不可以低于30A，电源电压使用65~220V的交流电压，在电压比较小的时候予以测量较为合适。致力于减小云支路的分流效用，相关的工作人员在选取电压表的时候，可以优先选择高内阻表计。
        四、变电站的防雷措施
        （1）避雷针
        避雷针又称引雷针，主要通过尖端放电中和雷云中的电荷，从而保护电气设备避免遭受雷击。金属氧化物避雷针是当前应用最广泛的避雷针材质。避雷针的保护范围一般为伞状，其顶端电场强度最大，吸引雷电在此处进行放电，并将雷电流通过接地线及接地体释放至大地中。避雷针需要根据变电站的规模合理进行选择，对于规模较小的变电站，可以直接采用独立式的避雷针，而对于大型变电站则需要统一架设避雷针与避雷线。为了确保变电站得到可靠的保护，需要对避雷针的数量及高度进行科学准确的计算，确保变电站全部电气设备均在避雷针的伞状保护范围内。
        （2）浪涌抑制器
        浪涌抑制器也称防雷器，是一种有效抑制过电压的过压保护方式，其一般装设于电气设备处，能够有效提高电气设备的防护能力，避免其被过电压破坏。当电气回路中突然出现过电流或过电压时，浪涌保护器能够在极短的时间内对过电流过电压进行导通与分流，从而有效避免对电气设备的损坏。根据工作原理不同，浪涌抑制器可以进一步细分为开关型、限压型及分流型等几类。
        （3）直击雷的防护
        直击雷是雷电直接作用于变电站电气设备上的一种雷击形式，能够在电气设备中形成极高的过电流与过电压，进而产生严重的热效应与机械效应，对电气设备的损害极高。针对直击雷的防护，需要注意以下几个方面：一是确保避雷针接地引线尽量远离变电站设备，避免雷电过电流泄地时造成反击；二是确保接地装置的集中装设，保证接地线路均可靠接入接地网络，且接地电阻在1Ω之内；对于变电站主控室等重要电气设备场所，需要在屋顶加装避雷带，并将屋顶技术部分进行可靠接地处理。雷电泄地时常常会发生反击现象，为解决该问题，应使避雷针的接地引线、引下线的入地点与电气设备的接地点保持较远的距离；如果建筑物的屋顶材质为金属或安装有金属设备，应使金属部分与地相接；如果屋顶材质为钢筋混凝土，应将钢筋框架焊接成网并与地相接；如果屋顶结构不导电，要设9m左右的避雷带，并引下线接地。
        （4）母线的防雷措施
        母线是变电站的重要通路设备，其也可以起到对电能的传送、分配、汇集功能。母线是变电站运行过程中最主要的电能传送渠道，如果出现短路事故，母线就会承受较大的点动力与发热效应。所以为了提升变电站运行的安全性，降低母线被雷击的概率，应该为母线安装避雷器。为了有效保护母线的安全，还应该加装PT，而对于避雷器的选择，依据变电站实际运行状态，考虑被保护设备运行方法与绝缘情况，并分析当地雷电气候发生概率与影响范围，然后选择避雷、防雷设备形式。要保证设备完全处于避雷器的保护范围内，还应该根据母线的不同电压等级安装相应的避雷装置。
        结语
        为了更好地保护变电站各项电气设备的运行，必须解决雷击对变电站运行造成的威胁，所以在进行保护措施实施时，要选择合理的接地技术，将雷击伤害控制到最低，实现变电站持续、稳定、安全运行。
        参考文献：
        [1]吴敬柱.浅析变电站防雷接地技术的应用[J].中国高新技术企业，2015，（23）：35-36.
        [2]天嗒.防雷接地技术在220kV变电站中的应用研究[J].中国新技术新产品，2014，（3）：178-178.
        [3]王泉萍.35kV变电站防雷与接地技术及相关防护[J].科技创业家，2013，（18）：112-112.