浅议变电站接地设施的防雷工作

浅议变电站接地设施的防雷工作

钱亚明

钱亚明

江苏锡州建设工程有限公司江苏省无锡市214174

摘要：随着我国电力系统不飞速发展，对于电力防雷接地设施的要求也是越来越高，防雷接地设计的合理与否直接关系到我国电力事业的正常运行，也关系到人身和电力设施的安全。对于雷害多发的区域，要因地制宜的采取有效的防护措施，保证将供电设施的损失减小到最小。本文主要介绍了我国电力网防雷的重要措施以及防雷接地设施的设计要点，从而为确保供电安全提供了有效的保障。

关键词：变电站；防雷接地；技术

接地设施作为电力部门的重要防雷保护设施，对电力系统的正常运行起着至关重要的作用。变电站的接地主要包括工作接地、保护接地以及雷电保护接地。变电站的防雷保护在满足要求时，还要考虑安全和工作接地的需求敷设一个统一的接地网，再考虑在避雷针和避雷器下面增加接地体或者在防雷装置下敷设单独的接地体，以满足防雷的要求。所以变电站的防雷接地设施系统的合理与否直接关系到人民的生命安全和机电设施的完整。

一、城市电力网中防雷接地设施的重要性

1、机电防雷接地的目的，首先是确保人身安全。在防雷设施绝缘地带某处损坏时，由于防雷设施外壳本身带有电荷，如果人触及到时，就会导致触电事故的发生。如果我们考虑在设施的外壳上装上接地装置，接地电流就会沿着人体和接地体两个通路流过。当接地体电阻越小时，人体感应的电流就越小；当接地电阻接近于零时，人体几乎感应不到电流，避免了人体触电伤亡的危险。此外，接地还可以保证防雷设施以及建筑物的安全。

2、近年来，我国许多地区由于雷电的破坏引发了一系列的电网事故，而雷电引发的电网事故占我国总体事故率的50%以上，因此，为了防止雷电事故的发生，保证人体、设施和线路的安全，良好的接地设施是防雷的重要措施。

二、防雷措施

变电站作为电力系统的的重点，做好防雷设施的保护，对于我国的电力系统具有十分好重要的意义。如果我们的防雷措施不到位，就会造成大面积的断电，对人们的生活和社会生产造成巨大的影响，严重者会引发雷击事故的发生，因此，做好变电站的防雷措施是非常重要的。

目前雷击的来源主要是直击于变电站的设备上；其次是架空线路的雷电感应产生的电压和直击雷沿线路袭击变电站，这也是导致变电站雷害的主要原因，若不采用紧急防护措施，势必会造成变电站电器设施的损坏，导致一系列不必要的触电事故。为了减少雷电造成的损失，应安装避雷针或避雷线，使保护物体得到相应的保护，同时还能做到发生雷击现象时，被保护物可以进行有效的反击。对于进线段外侧没有避雷段线路而遭受雷击的情况，雷电波一般会出现衰减、变形、陡坡减小等过程，但还会保持较大的数值，经过GB1放电可以降低侵入波的峰值和陡度，GB1的作用就在于此。

对于变电站的进线段，当没有装设避雷线时，应对设备进行装设。此外，考虑到进线段除了受到雷电波侵扰外，还可能受到线路的冲击电晕影响，应适当提升线路的耐雷水平，通过进线波阻抗来降低进线段内绕击和反击形成侵入波的概率，波阻抗的增大还有利于雷电流的降低。当变电站单回线运行，而另一回路为热备用时，如果断路器发生断裂，当雷电波到达断路器触头时，就会产生全反射，造成电压迅速升高，从而造成触电现象的发生。

三、变电站防雷接地设施的设计

接地是防雷技术的重要环节，无论是何种形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，接地设施的合理与否直接关系到防雷技术的正常运行。

1、接地网设计

1.1变电站的接地网上连接着全站高低压电气设备的接地、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。倘若接地电阻过大，就会导致电力系统的损坏，从而导致接地电位的升高，造成重大的损失；倘若接地网的网格设计存在失误，就会造成接地系统的电位分布异常，局部电位达到安全值上限时，就会对操作人员造成重大的人身安全；此外还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，产生的高压就会损坏电力系统的安全保护系统，导致设备的扰动，酿成重大的安全事故，从而造成巨大的经济损失和人员伤亡。

1.2变电站接地设计原则

随着变电站各级电压母线接地故障电流的增大，在接地设计中要满足R≤2000/I是非常困难的，因此，为防止电流转移引起的危害，应首先考虑短路电流对周期分量的影响；其次在施工之后还要进行测量和绘制电位曲线。在接地网的设计时应遵循以下原则：1）尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地体统一连接起来作为接地网；2）在以自然接地物为基础上，加之人工接地体的配合，尽可能做到闭合回路；3）电路设计中尽量采用统一的接地网，并用一点接地的方式接地。

2、接地电阻设计

假定在地面以下40米处雷电流基本为零的前提下，对变电站的防雷接地电阻进行测量时，电阻的大小会因为土壤结构、电流探针与接地极的方向以及电压探针与电流探针之间的距离的不同，导致测量的接地电阻值在某种程度上会有所不同。

接地电阻值的设计要有依据，在讲究经济效益的基础上还要考虑测定的准确性，同时接地电阻与接地电流是紧密相关的，其阻抗取决于接地电大小流和频率，在频率较低时电阻为阻抗的主要分量。根据接地电阻《电力设备接地设计技术规程》的规定，在接地电位值不超过2000V时，主要会引发接地故障的发生；其次还要严格控制接地电阻在0.5Ω~5Ω。接地的主要目的是防止变电站发生接地短路时，故障点地电位的升高。接地电阻是衡量接地网合格的一个重要参数，起主要作用的是电位，以更好的保障人身和设施的安全。随着电力系统的不断发展，出于安全因素的考虑，都要严格控制好接地电阻的检测和防护，从而防止高电位外引的隔离措施。

值得注意的是，在有强电磁场干扰时，依据应用系统的设备要求来选取接地电阻；如果对接地电阻的要求比较高，应选取其中的最小值作为设计的依据。

3、电缆接地设计

在建筑物入口区，高层建筑物的每个楼层配线间，以及每个二级交接间都应设置接地装置，并且建筑物的入口区的接地装置必须位于保护器处或尽量接近保护器。在干线电缆的设计中，要确保电缆屏蔽的连续性，此外还要保证将其焊接到建筑物入口区的接地装置上。

各配线间或二级交接间的接地线应用一根多股铜芯接地母线焊起来，再接到接地体。接地用线最好选择建筑物的中心位置最佳，在此可以选取大面积的配线间、设备间，从而保证两者之间的等电位。另外，非屏蔽干线电缆应放在金属线槽或金属管内，金属线槽（管）接头要保证连接牢固，从而确保电气之间的连通，所经过的配线间用6mm2辫式铜带连接到接地装置上。

四、结语

综上所述，变电站的防雷保护是一项长期的研究探索工作，加强对电力系统的防雷工作是目前防雷工作的重点，同时接地系统设计是否合理是保证变电站安全、可靠运行的重要因素。接地技术是一门学问，我们要在不断完善技术设施的同时，还要根据具体的设施进行适当的防雷措施，在实践中求探索。在对雷电进行防护的过程中，既要考虑安全性，又要考虑其经济性，保证我国电力事业的安全生产。

参考文献

[1]兰松,变电站防雷设计探讨,中国科技博览,2009年24期

[2]陈名友,刘良兵,综自变电站二次系统防雷技术措施,安徽电气工程职业技术学院学报,2010年1期