电力系统防雷与接地

电力系统防雷与接地

杨刚

关键词：电力系统；防雷；接地

1雷电对电力系统及其设备的危害

1.1电效应

打雷瞬间产生数百万伏高电压，雷击到电力系统中的发电机、变压器和其他电气设备上将干烧，就连电缆里面的导线和绝缘体都会在燃烧中全部损毁。

1.2热效应

由雷电引起的高温很容易诱发火灾。当强大的电流通过湿树和其他导电体时，转化成热能只需要非常短的时间。详细来讲即为只要在雷击点热量达到0.5~2千焦，就足够使钢铁融化，造成巨大灾难。

1.3应力效应

雷电通道中的木材纤维或钢铁缝隙里的空气会在上述雷击产生的热效应的影响下急剧扩张，巨大的内压会破坏木材以及钢铁。空气中的木纤维或钢缝隙在闪电通道中会迅速膨胀，在热效应引起的雷击中，钢铁与木材会被强大的内压破坏掉。

1.4静电感应

在雷电云层和地球之间有一个巨大的电场，如果这个电场里存在有金属导体，大量电荷就会出现于金属表面。在雷云放电之后，地球的电场和雷电云层会消失不见，然后金属表面的感应电荷会与相邻的其它导电体联合作用形成感应电压。较高的感应电压会击穿空气进行放电，这一现象给在附近区域的人类和设施带来很大的潜在危险。

1.5电磁感应

在雷云和地球表面发生放电情况时，极强的电流会和非常大的电压一起形成，但引发的电荷的中和速度也会很快。在金属内部的感应电流也会随着高强度电磁场的作用而出现。感应电流对闭环系统的影响会受到影响，在阻值足够大的条件下，会引起足够使易燃易爆仓库发生爆炸的热量。

1.6雷电侵入波

雷电还会使民用架空的线路产生感应雷与雷击，此时雷电会借由架空输电线路进入建筑里，架空输电线路击穿配电线路绝缘层，造成火灾的发生，同时会使人员触电，存在很大的潜在危险。以上所阐述的是雷电对电力系统和电力设备的常见损害，那么防雷接地系统具体问题表现在以下三个方面：第一，引下线与接地导线接触不良。一般来说，引下线与接地导线常采用并沟线夹，从方便角度考虑有的时候甚至会采用绑线缠绕，对于导线连接来说这两种办法都不是最可行的，尤其是盐碱情况的前提下，锈蚀情况很严重，在这时进行导线连接会引起很多麻烦，导致接触电阻加大。第二，接地装置不过关。圆钢与垂直接地体相连接发生生锈与腐蚀的情况很多，更有甚者生锈严重会直接断裂和断路。另外因为焊接的圆钢牢固性太差、垂直接地体的腐蚀损伤，因此有可能生锈断开。第三，导线未实现接地。一些常见的情况，例如未对并沟线夹和导线绑线进行架接地、引下线与绑线遗失、不能连接牢固，这些问题都使防雷接地系统受到严重影响，使接地电阻值高于10Q，极大地降低泄流能力，没有把雷击电流第一时间引入到地下，从而发生了雷电事故。

2电力系统及其设备防雷接地技术

2.1输电线路的防雷技术

2.1.1避雷线的架设

避雷线的材质一般情况是钢绞线（GJ）。在金属线夹的作用下，避雷线与杆塔的接地系统实现完美连接，因为避雷线的架设是伴随导线，并且位于杆塔的最高点，相当于避雷针的作用。此外，避雷线在高压输电线路中的耦合现象会导致电能的损耗，因此，双避雷线在超高压条件下的使用必不可少，这样做的主要目的是对导线起到很大的保护作用。

2.1.2降低杆塔接地电阻

塔杆接地电阻的大小直接影响架空线路的防雷水平，因此，降低塔杆接地电阻可以直接减少闪络的强度，同时对线路的跳闸也起到积极作用。

2.1.3安装线路避雷器

具体做法是讲避雷针与绝缘子串的导线端进行并联连接，一旦雷电在电路中产生电流，而电流沿着避雷器流入大地，如果电流到达变电设备就会对设备造成严重损坏。为了避免电流对变电所中的变电设备的破坏，线路避雷针的安装必不可少，这样做一来可以保护绝缘子不会出现闪络现象，另一方面可以增加线路的抗雷击能力，可谓一举多得。

2.2电力设备的接地技术

2.2.1工作接地

顾名思义，工作接地就是为保证电路以及系统电位稳定运行的接地方式，工作接地的目的是保证电流信号的零电势相同。电路中的工作接地有诸多分类方式，举例来说，为以降低电力设备的绝缘水平以及中性点在系统的接地方式都属于工作接地的范畴。根据电路性质，工作接地可以分为电源地、数字地、模拟地、直流地、交流地等等。

2.2.2防雷接地

避雷针、避雷线和避雷器等避雷设备受雷击时可能被击毁，使电势极高或极低的位置出现极大安全隐患，为避免事故的发生，配套的相应接地设备必不可少，这样一来雷击电流进入大地，实现危害的最小化。

2.2.3安全接地

雷电通过带有金属外壳的电器设备时，设备表面会感应出大量的电荷，对附近的工作人员的人身安全有一定的威胁。因此，应将电气设备外壳设置地接地，以保证工作人员安全。

3新型接地棒的介绍

3.1传统接地材料的局限性

传统垂直接地往往镀锌角钢来实现，接地按国家相关接地要求，我们知道只需单点或两点接地即可满足国家要求。但是实践中传统材料还是存在一定的局限性：（1）镀锌扁钢标准长度为2.5米，通过上面公式我们知道，L＝2.5m，因此在部分土壤电阻率较高的地方，接地电阻很难达到国家要求值小于4欧；（2）镀锌角钢因为截面较大，在工程施工中需要大面积开挖破坏路面，安装周期长，安装难度大，费时费力；（3）镀锌角钢耐腐蚀性不高，使用5~10年就有可能断裂，作为接地隐蔽工程无法察觉；如未锈断，但因截面被腐蚀减小，导流能力大大下降，经受不住故障电流和雷击电流的冲击，容易引起二次反击事故。

3.2铜镀钢接地体的优点

（1）铜镀钢接地棒单根长度1.22米，可以通过螺纹连接器组装成任意长度，因此可以增加垂直接地极长度实现降低接地电阻，从而达到国家标准接地要求值；（2）铜镀钢接地棒直径小，安装方便，不用破坏路面，做单点接地时只需开挖12cm×12cm大小的表面；安装难度小，周期短；（3）铜镀钢接地棒抗腐蚀能力优异，使用寿命长达40年，铜的导电性是钢材的8倍，抗腐蚀性是钢材的10倍。虽然铜材一次性投入比钢材的大，但铜的使用寿命长，因此，从综合使用的费效比看，铜明显优于钢，不但能省下多次翻修、维护、改造的费用，节约时间及人力物力，更提高了系统使用的稳定性。目前只有中国，前苏联等少数国家和地区采用钢作为接地的主要材料，而其它世界包括欧美等国家均采用铜质或镀铜材料作为接地的主要材料，以达到防腐和降低接地电阻的目的。

4结论

由上可知，为使发供电设备避免受到雷电的损伤，从而将造成巨大经济损失的可能性降到最低，研究接地技术与雷电防护工作，对电力系统和整个社会都是十分必要的。只有这样才能降低发生雷击事故的概率，使电力系统可靠运行。

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