变电站防雷接地技术的运用探讨姚德义

变电站防雷接地技术的运用探讨姚德义

姚德义孙希马越郭志宏曹家骏

（国网大连供电公司辽宁大连116000）

摘要：防雷接地技术的应用主要是为了避免变电站内部相关设备遭受雷击，其目的是将雷电形成的电流引入到大地之中，进而起到保护变电站建筑物以及相关电力设施的作用。另外，防雷接地技术也是确保变电站内部工作人员生命安全的重要手段。当由于某些原因导致的相线以及电力设备外壳触碰时，电力设备外壳便会产生危险电压，因此而形成的故障电流便会通过PE线引入大地，进而发挥出保护作用。

关键词：变电站；防雷接地；技术；应用；分析

1导言

由于变电站具有特殊功用以及特殊性质，其招致雷击的概率要比一般地方高出无数倍，一旦变电站遭受雷击，不但会给区域供电带来不便，造成一定的经济损失，糟糕时可能会带来严重的事故，危害人民群众的生命和财产安全。变电站的作用是改变电压的高低，是电力系统中不可或缺的重要组成部分，一旦遭遇雷击，不但会对电气设备造成严重干扰甚至损坏，进而导致大面积的停电。虽然相比过去，现在的变电站的防雷接地保护措施都比较完善，其内部的设备被雷击到的概率非常小。

2变电站防雷接地的特点

当变电站出现接地故障之后，会产生强大的单相短路电流从接地点注入地中，往往会形成很高的接地电压。目前的标准对接地电阻值的规定放宽到5Ω，但这是有附加条件的，即必须要符合接地标准的相关规定，结合工程的实际条件，在不大于5Ω的某一范围之内都属于合格。从而给我们进行接地设计与施工提供了非常大的灵活性，不需要在变电站防雷接地工程中投入更多的资金来追求0.5Ω的接地电阻值。因此，当前的标准并未降低对接地网整体性的要求，而是对其安全性需求有了进一步的提升。变电站防雷接地网通常来说属于网格式地网，根据形式可以分成长孔接地网与方孔接地网。水平接地带间距一般是5.0-8.0m。除了在避雷针与避雷器需要加强分流位置加装垂直接地极之外，在地网附近与水平接地带交叉点设置2.5-6.0m的垂直接地极，接地网结构是水平地网和垂直接地极相结合的复合式地网。不等间距的网格布置尺寸可以通过下面两种途径来进行确定：其一是通过接地计算程序输入相关数据来确定；其二是结合过去的工程经验，当选择不等间距网格布置时，尽可能的把水平接地带靠近设备，从而减少设备引下线长度。

3接地装置

3.1变电站接地设计原则

随着电力系统规模的不断扩大，对变电站接地系统的要求也越来越复杂。因为无论什么形式的雷电破坏防护，最终都要通过接地装置引入地下。因此，设置合理的接地装置非常重要，它直接关系着变电站人员和设备的安全。随着变电站多级母线接地故障电流的逐步增大，再加上标准与实际值之间的差别越来越大，在设计变电站时，如何满足电阻的要求则越来越棘手。在设计变电站的过程中，要遵循《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169—2016），设计电阻，要将电阻R的阻值控制在5Ω的范围内；对于重要的变电站，设备电阻要小于0.5Ω。尽管如此，在使用接地电阻时，还要遵循以下3个原则：一是尽量使用建筑物地基上的钢筋或者自然接地的金属统一接地，连接成接地网络；二是以自然接地物为主，人工接地体为辅，外形尽可能采取闭合的环形；三是单点接地，但要有统一的接地网。

3.2接地装置的组成

3.2.1接地体

接地体分为自然接地体和人工接地体。自然接地体是指利用大地中已有的金属构件、管道和建筑物钢筋混凝土而构成的接地体；人工接地体是指专门为接地而人为装设的接地体。在敷设接地体时，要注意以下几个环节：一是处理接地体土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率，从而有效降低接触电压和跨步电压值。二是接地体应符合热稳定校验和均压的要求。三是接地体要考虑腐蚀的影响，采取相应的防腐处理措施。四是为了减小外界温度变化对散流电阻的影响，埋入地下的接地体上部要离开地面0.8m左右。五是垂直接地体的间距应大于接地体长度的2倍，水平接地体的间距要大于5m。对于接地电阻，接地装置的电阻包括接地体和接地线的电阻。因为接地装置的电阻本身比较小，一般可以忽略不计，所以，接地电阻主要指流散电阻，其数值等于接地装置对地电压与接地电流之比。当有冲击电流经接地体流入地中时，土壤即被电离，而此时呈现的接地电阻被称为冲击接地电阻。一般情况下，接地电阻比工频接地电阻小。这是因为雷电冲击电流通过接地装置时，由于电流密度很大，使土壤中的气隙产生局部火花放电，相当于增大了接地体的尺寸，从而降低了接地电阻。

3.2.2接地线

接地线是指电气设备接地端与接地体相连接的导体。明敷的接地线应标志清晰，涂15-100mm宽度相等的绿黄相间的条纹；暗敷接地线入口处应设接地标识。接地线应采取防止机械损伤和化学腐蚀等情况发生的措施，比如采用涂防锈漆或镀锌等防腐措施。另外，接地线截面应符合热稳定校验。在变电站电气装置中，电气设备接地线敷设应符合以下要求：一是接地线应采用焊接连接。当采用搭接焊接时，其搭接长度应为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。二是用钢管作接地线时，钢管连接处应该保证电气连接的可靠性。利用穿线的钢管作接地线时，引向电气设备的钢管与电气设备之间应该有可靠的电气连接。三是接地线与管道等伸长接地极的连接处宜焊接。连接点应选在近处，并且当管道可能因检修而断开时，接地装置的接地电阻也要符合规定要求。管道上表计和阀门等处均应设置跨接线。四是接地线与接地极的连接宜用焊接；接地线与电气设备的连接可用螺栓连接或焊接，用螺栓连接时，应设防松螺帽或防松垫片。五是电气设备每个接地部分应用单独的接地线与接地母线相连接，严禁在一个接地线中串联几个需要接地的部分。

3.3变电站的防雷措施

变电站遭受雷击时，有直接雷击和间接雷击2种情况，因此，变电站对雷击的防护也应从这2个方面入手。要想避免雷击，首先要避免雷电波的进入，还要利用保护装置（比如避雷器等）将雷电波引入接地网。在工作过程中，采取拦截导引等措施，可以改变雷击的途径。最常使用的接闪器有避雷线和避雷针。独立式避雷针适合规模比较小的变电站使用，但是，大型的变电站则需要在构架上安装避雷线、避雷针或者同时安装二者。安装时，要严格按照相关规范接引流线和接地装置。在变电站中，主要采取的防雷措施有以下3种：一是安装避雷器。避雷器可以将入侵的雷电波降低至电气系统设备绝缘强度允许值以内。目前，我国使用最广泛的避雷器是以金属氧化物为主要材料制成的避雷器。二是浪涌抑制器。浪涌抑制器采用过压保护，防雷端子等系列可以有效改善电气设备自身的防护能力，保护电气设备和电子元器件，使其不被击坏。其工作机理是，当发生雷击事故时，后台监控器可以显示电源防雷模块是否遭到损坏。浪涌抑制器一般安装在控制和通讯接口处。三是接地线。接地线即接地体的外引线，根据其功能，可以分为主接地线、分接地线和电位连扳等，主要起保护和屏蔽设施的作用。变电站中防雷接地装置的接地线就是防雷接闪装置的引下线。

4结论

雷击现象所导致的变电站事故频繁发生，不但对电力供应的稳定性产生了很大影响，另外，因为雷电现象具有不可预测性、无规律性，每次雷击所产生的电流各不相同，对变电站稳定运行也会产生影响。随着我国经济的不断发展，对于变电站的防雷技术也应当有更大的突破，现阶段各种避雷针、避雷器以及微电子防雷技术都已经得到了广泛的应用，为变电站的稳定运行提供了坚实保障，在很大程度上提升了变电站防雷的强度，确保了我国电力系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]王志平.变电站防雷接地技术[J].电子技术与软件工程,2017(17):233-234.

[2]翁进荣.关于变电站防雷接地技术探讨[J].科技创新与应用,2015(17):165.

[3]李渊.变电站电气设备防雷接地技术探讨[J].企业科技与发展,2014(08):26-28.

[4]张强.浅谈变电站防雷接地技术[J].科技视界,2013(17):7.

[5]陈潇.变电站防雷接地技术的探究[J].高科技与产业化,2010(05):83-84.

[6]张晓波.变电站的防雷接地技术[J].电工技术,2004(01):19-20.