淺析貴州省山區(qū)變電站防雷接地技術(shù)

接地技術(shù)的引入是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物和設(shè)施的作用。同時，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起相線和設(shè)備外殼碰觸時，設(shè)備的外殼就會有危險電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。

由于貴州省變電站在多山地區(qū)的特殊環(huán)境，如強(qiáng)電磁場、雷電等眾多，土壤電阻率普遍較高，接地條件困難等因素的影響，使變電站的自動化系統(tǒng)受到各種各樣的干擾，為提高其運(yùn)行的安全和工作的可靠性，應(yīng)根據(jù)不同的干擾源，采取相應(yīng)的防雷及抗干擾措施。

1、變電站防雷保護(hù)區(qū)域劃分

1.1 防雷保護(hù)區(qū)域的劃分

現(xiàn)代防雷技術(shù)要求實(shí)施系統(tǒng)防雷工程，即防直接雷擊，感應(yīng)雷擊和防雷接地系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到壘方位、立體化的防雷目的。變電站內(nèi)的電源系統(tǒng)防雷工程是一項要求高、難度大的綜合工程，涉及多方面的因素，需要對不同的系統(tǒng)分別加以保護(hù)。因此在遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，引入國際電工委員會的先進(jìn)防雷技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求，以達(dá)到更好的防護(hù)要求。

根據(jù)IEC61312-1防雷分區(qū)的定義:將需要保護(hù)和控制雷擊電磁環(huán)境的建筑物空間，從外部到內(nèi)部劃分為多個不同的雷電防護(hù)區(qū)域(LPz)，以規(guī)定各部分LPz空間內(nèi)的雷電電磁脈沖(LEMP)的強(qiáng)度變化的嚴(yán)重程度，以便采取不同的防護(hù)措施。

1.2 防雷器分級保護(hù)原理

IE C61312定義了防雷的保護(hù)分區(qū)，根據(jù)保護(hù)分區(qū)的要求需要在每個分區(qū)的交界處，安裝相對應(yīng)的防雷器，在LPZOB區(qū)與LPzl區(qū)的交界處安裝B級(即首級)防雷器在LPzl區(qū)與LPZ2區(qū)的交界處安裝c級(即次級)防雷器，在LPZ2區(qū)內(nèi)的設(shè)備前端安裝D級(即末級)防雷器其工作原理是:利用分級的防雷器。層層泄放雷電或感應(yīng)過電壓，逐級減低浪涌電壓，從而保護(hù)用戶端設(shè)備。B級防雷器一般采用具有較大導(dǎo)通電流的防雷器，可以將較大的雷電流泄放入地，達(dá)到限流的目的，同時將危險過電壓減小到一定的程度。C、D級防雷可采用放電電流較小的防雷器，可以將線路中剩余的雷電流泄放入地，從而將放電殘壓限制在設(shè)備能承受的水平。

2、貴州省山區(qū)變電站防雷接地存在的問題

在貴州省山區(qū)變電站施工中由于施工單位對防雷接地不能足夠重視，在防雷接地問題上出現(xiàn)了很多問題:

(1)在變電站敷設(shè)主接地網(wǎng)時，接地扁鐵埋深不夠，引出線的焊接部位未補(bǔ)刷防腐材料。

(2)橫向和縱向接地體交叉處未焊牢，接地體續(xù)按時搭接倍數(shù)不夠，焊接不飽滿，焊接處有焊瘤、焊渣等。

(3)主接地網(wǎng)施工完畢后，在后續(xù)的各項基礎(chǔ)施工時，由于基礎(chǔ)開挖將已完成的主接地網(wǎng)破壞。

(4)用鋼結(jié)構(gòu)代替避雷針(網(wǎng))及其引下線，鍍鋅焊接破壞層不刷防銹漆。

(5)接地線跨建筑物變形縫時，未加補(bǔ)償器，穿墻體時未加保護(hù)管。

(6)綜合繼電器室和站用電室、500kV繼電器室的屋頂防雷系統(tǒng)(屏蔽網(wǎng)，避雷器等)未與屋面金屬物如管道、設(shè)備外殼等相連。

(7)電纜溝的接地扁鐵未與主接地網(wǎng)相連，與端子箱的連接不到位。

(8)監(jiān)控室、計算機(jī)室、通信機(jī)房內(nèi)的屏蔽網(wǎng)、立柱內(nèi)鋼筋等未與接地網(wǎng)連接。

(9)電器設(shè)備接地(接零)的分支線，未與接地干線連接，實(shí)行串聯(lián)或通過支架、基礎(chǔ)槽鋼過渡。

(10)避雷帶嚴(yán)重變形、支架脫落、引下點(diǎn)間距偏大、不預(yù)留引下線外接線。

(11)用金屬管PE線、等電位連接，橋架及金屬管、電器的柜、箱門等跨接地線的線徑不足。

當(dāng)然，施工中對防雷接地還存有很多質(zhì)量問題，這些問題或者是粗心大意沒有做到位，或者是對設(shè)計理念不清楚而誤解設(shè)計意圖未做到位，不管什么原因變電站內(nèi)的防雷接地沒有做好，都有可能造成很大的事故。

3、貴州省山區(qū)防雷接地方式及抗干擾措施

防雷措施整體概況為兩種:一種是避免雷電波的進(jìn)入，另外一種是利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。在不同的場所應(yīng)根據(jù)具體現(xiàn)場常見豹雷電形式、頻率、強(qiáng)度以及被保護(hù)設(shè)施的重要性、特點(diǎn)采取適宜的保護(hù)措施。

3.1 正確接地與屏蔽

對于微機(jī)保護(hù)裝置、自動化控制系統(tǒng)的通信信號線最好采用帶屏蔽層的雙絞屏蔽電纜，應(yīng)盡可能與強(qiáng)電導(dǎo)線分開安裝，并且保證電纜屏蔽層接地始終只有一點(diǎn)。因為變電站自動化系統(tǒng)裝置既有模擬電路又有數(shù)字電路，因此數(shù)字的與模擬的必須要分開，最后只在一點(diǎn)相連，如果兩者不分，則會互相干擾，嚴(yán)重時還會損壞設(shè)備。

接地系統(tǒng)就是為了使進(jìn)人防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流人大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊?，F(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨(dú)接地。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITu相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都不提倡單獨(dú)接地，美國標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd1100-1992更尖銳地指出:不建議栗用任何一種所謂分開的、獨(dú)立的、計算機(jī)的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個連接點(diǎn)。防雷接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，也是防雷安裝驗收規(guī)范中最基本的安全要求。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。

由于國家對基本農(nóng)田保護(hù)政策，加之各地經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅速發(fā)展，目前變電站站址的選擇受到很大的限制。所以經(jīng)常會出現(xiàn)站址土壤電阻率較大，接地比較困難，接地電阻難以達(dá)到相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求的的情況。很多情況下，要達(dá)到規(guī)程中R≤2000/I的要求較難且不經(jīng)濟(jì)，因此很多實(shí)際工程要求站內(nèi)接地電阻滿足最大跨步電勢及最大接觸電勢小于允許值即可。

貴州省變電站接地裝置常采用水平接地體為主的復(fù)合接地裝置，水平接地體布置采用不等間距布置方法。并輔以各種降阻措施，如電解接地極、接地模塊、填充導(dǎo)電水泥的空腹式接地裝置等，以保證接地電阻滿足接觸電勢、跨步電勢的要求。

3.2 加裝浪涌保護(hù)器

變電站的開關(guān)操作、靜電放電和閃電放電產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌過電壓將會對設(shè)備造成物理上的摧毀或加速老化。

對浪涌的防護(hù)方法主要是加裝浪涌保護(hù)器。浪涌保護(hù)器是采用等電位的原理，提前將浪涌電流泄放入地，典型原理如圖所示。當(dāng)過電壓出現(xiàn)時，瞬變電壓抑制二極管(TVS)作為速度最快的元件首先動作，開始泄放電流，并將輸出鉗位在其截止電壓上，有效地防止了過電壓對設(shè)備的損害。當(dāng)加在TVS上的放電電流隨著幅值的上升而使充氣式放電器(GDT)兩端電壓超過其點(diǎn)火電壓uG(即us+△U≥uG]時，GDT動作，也開始泄放電流。此時GDT呈低阻狀態(tài)，兩端僅有10-30V的電弧電壓，因此可以避免因過電壓持續(xù)時間較長而將TV8燒毀。

3.3 避雷針或避雷線

雷擊后可以通過攔截的方式，引導(dǎo)改變其人地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電站大多采用獨(dú)立避雷針，大變電站大多在變電站架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，而且對引流線盒接地裝置都有嚴(yán)格的要求。

4、結(jié) 論

對貴州省山區(qū)110kV-500kV變電站的防雷接地的常見問題通過采取有效的措施和對策，可確保110kV-500kV變電站防雷接地網(wǎng)的可靠性。能為設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。