關(guān)于配電變壓器防雷接地的問題

摘要：針對(duì)地處多雷區(qū)的配電臺(tái)區(qū)，提出了防雷措施，有效地防止了變壓器受雷擊而損壞事故，提高供電可靠率。

關(guān)鍵詞：防雷接地 接地電阻 三位一體 四點(diǎn)共同接地

中圖分類號(hào)：TM8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0094-02

針對(duì)近幾年來我市遇惡劣天氣較多，我局配電變壓器時(shí)有遭雷擊并損壞造成供電可靠率下降，設(shè)備損壞，并致使用電客戶家用電器燒壞，群眾對(duì)此反應(yīng)較大。對(duì)損壞變壓器進(jìn)行接地電阻測(cè)試，接地電阻超出《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》及《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)程規(guī)定，其主要原因是由于變壓器接地方式不正確，接地裝置不規(guī)范，導(dǎo)致避雷器降低或失去保護(hù)作用，如果有雷電擊打在變壓器上或線路上，變壓器就會(huì)有被雷擊壞的可能，使我局供電可靠性下降，設(shè)備損壞率上升，從而影響經(jīng)濟(jì)效益，造成社會(huì)負(fù)面影響。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及原因分析

我局管轄有20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，143條10kV線路，其中4071臺(tái)供電臺(tái)區(qū)，多數(shù)是新型節(jié)能變壓器，但也有不少的高能耗變壓器，這些高能耗變壓器運(yùn)行時(shí)間長，缺乏運(yùn)行維護(hù)，設(shè)備老化，本體性能差，加之防雷接地設(shè)計(jì)不周、結(jié)構(gòu)不合理、施工質(zhì)量差等諸多問題，時(shí)刻危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行，由于所轄供電區(qū)地質(zhì)情況較復(fù)雜，各臺(tái)區(qū)土壤電阻率相差較大，且配電變壓器接地方式單一（只用兩50×5，長約2.5m的角鐵打入地下，且兩個(gè)接地極沒有用接地扁鐵可靠連接），接地電阻多數(shù)超出《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》及《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)程要求，沒有符合《交流電氣裝置的接地》規(guī)程要求，致使高壓側(cè)避雷器的放電沖擊電流無法快速泄入大地，降低或失去了保護(hù)變壓器的作用。

1.1 目前我局采用的配變防雷接地方法

目前我局配電變壓器的防雷接地方式如圖1所示，這種接地方式為三位一體，配電變壓器防雷接地采取高壓側(cè)接避雷器上端，然后將避雷器下端用接地引下線與接地裝置連接。低壓側(cè)星點(diǎn)與配電變壓器外殼、低壓避雷器共用一個(gè)接地裝置。低壓側(cè)星點(diǎn)接地串聯(lián)接在變壓器外殼上按照《交流電氣裝置的接地標(biāo)準(zhǔn)》電氣設(shè)備每個(gè)接地部分應(yīng)以單獨(dú)的接地線與接地母線相連接，嚴(yán)禁在一個(gè)接地線中串聯(lián)幾個(gè)需要接地的部分，如接地線串聯(lián)使用，則當(dāng)一處接地線斷開時(shí)，造成了后面串接設(shè)備接地點(diǎn)均不接地，所以規(guī)定禁止串接。

我局配電低壓側(cè)安裝有低壓避雷器，但低壓配電箱多數(shù)未能可靠接地，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)有雷電波侵入時(shí)，容易引起正變換過電壓，即當(dāng)雷電波由低壓線路侵入時(shí)，配電變壓器低壓繞組就有沖擊電流流過。這個(gè)沖擊電流也同樣按匝數(shù)比在高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使高壓側(cè)中性點(diǎn)電位大大提高，它們層間和匝間的梯度電壓也相應(yīng)增加，高低壓線圈絕緣容易擊穿。

高壓線圈與外殼之間承受的電壓除避雷器殘壓外，還增加了接地引下線的電感、電阻上的壓降，這個(gè)壓降在雷電流沖擊下是不可忽視的，使其保護(hù)效果大為降低。另外，接地電阻過大，如果三相負(fù)載不平衡，低壓中性點(diǎn)位移，將在中性線和變壓器外殼上產(chǎn)生電壓，可能發(fā)生接觸電壓和跨步電壓，對(duì)人身安全造成威脅。

1.2 配變接地裝置分析

我局配變接地裝置的埋設(shè)位置多數(shù)隨臺(tái)架（電桿）敷設(shè)，一般間距為2.5m，間距較短，造成相互電流屏蔽效應(yīng)（電流屏蔽效應(yīng)是并聯(lián)接地極的各散流電流出現(xiàn)彼此排擠的現(xiàn)象），接地極的距離越近，相互間電流的影響越大。由于各接地極的電流向大地散流時(shí)，在空間上的電流互相排擠，誰都不可能像單獨(dú)占用空間時(shí)那樣自由順暢地散流，使得每個(gè)接地極散流的阻力增大即散流電阻（接地電阻）增大，因而接地電阻并聯(lián)值增大。

當(dāng)高壓側(cè)侵入雷電波，引起避雷器動(dòng)作時(shí)，在接地電阻上流過大量的沖擊電流，當(dāng)接地電阻超出規(guī)程規(guī)定（我局配電變壓器接地電阻往往都超出規(guī)程規(guī)定），避雷器不能可靠動(dòng)作，避雷器的殘壓很大，將作用在高壓繞組的上，將造成高壓或低壓繞組絕緣降低或擊穿。

2 要因確認(rèn)

各臺(tái)區(qū)土壤電阻率相差較大，接地裝置單一，接地裝置間距較短，造成相互電流屏蔽效應(yīng)，且多數(shù)沒有通過扁鐵可靠連接，未形成可靠接地裝置，接地電阻超出《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》及《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)程規(guī)定。

配電變壓器中性點(diǎn)接地方式不正確且接地引下線大部分用鋁線代替，變壓器長期運(yùn)行鋁線會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重氧化，接地電阻增大，再加上地埋接地體銹蝕、斷裂，造成中性點(diǎn)電位偏移，可能發(fā)生接觸電壓和跨步電壓，對(duì)人身安全造成威脅，應(yīng)用裸銅絞線截面不小于35mm2。

大多數(shù)低壓配電箱未能可靠接地，使低壓側(cè)避雷器失去防雷作用，低壓避雷器從安裝到運(yùn)行期間未做過試驗(yàn)。

根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)程規(guī)定，接地裝置不超過6年進(jìn)行一次試驗(yàn)，但我局農(nóng)村配電接地裝置未做過試驗(yàn)

3 制定對(duì)策

變壓器接地方法改造：

提出以下整改方案如下（如圖2所示）：

該接地裝置為四點(diǎn)共同接地，采取變壓器外殼與高壓側(cè)避雷器共用一個(gè)接地裝置，如將避雷接地線和變壓器外殼連在一起再接地，那么只有避雷器殘壓作用在變壓器上，可避免疊加高電壓損壞配電變壓器的絕緣。低壓側(cè)中性點(diǎn)與低壓側(cè)避雷器共用一個(gè)接地裝置，且兩個(gè)接地裝置的接地極要可靠連接。

其目的是為了防止流經(jīng)避雷器的雷電流，在接地電阻上的壓降施加在變壓器繞組上。共同連接以后，設(shè)備絕緣所承受的電壓只是避雷器的殘壓，雷擊電流在接地電阻上的壓降，就不會(huì)作用在設(shè)備的內(nèi)絕緣上。該接地方式對(duì)高壓線圈的防雷保護(hù)合理，且高壓側(cè)受雷擊時(shí)對(duì)低壓中性線的沖擊也較?。ú糠掷纂娏饕淹ㄟ^接地裝置流入地中）

（1）接地裝置整改措施：

按《交流電氣裝置的接地》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，配電變壓器臺(tái)區(qū)的接地裝置應(yīng)敷設(shè)為閉合環(huán)形，并加垂直接地極，這是因?yàn)榄h(huán)形內(nèi)的接觸電壓比較低，而沿環(huán)形接地體走路的行人，其跨步電壓也較小，城區(qū)的配電變壓器大多安裝在路邊，常有人走動(dòng)，敷設(shè)為環(huán)形，可以保障行人人身安全。環(huán)形的大小，一般以5m為直徑，這是因?yàn)橐l(fā)揮水平接地極和垂直接地極的散流效果，減少相互電流屏蔽效應(yīng)，降低接地電阻而必需的。但有些安裝地點(diǎn)過于狹窄時(shí)，可為橢圓形，短軸距不得低于3m。

（2）對(duì)已建成臺(tái)區(qū)進(jìn)行改造：

測(cè)試接地電阻、土壤電阻率、接地導(dǎo)通試驗(yàn)，接地裝置是否能滿足變壓器工作、保護(hù)與防雷接地要求，對(duì)不合格或腐蝕嚴(yán)重的接地裝置，應(yīng)及時(shí)予以更換或改造。對(duì)三位一體接線方式，改為四點(diǎn)共同接地。

可以測(cè)量土壤電阻率制定接地極數(shù)量及形狀，對(duì)土壤電阻率低的臺(tái)區(qū)，采取適當(dāng)增加不同形狀的復(fù)合接地體，變達(dá)到需要的接地電阻值。

對(duì)高土壤地區(qū)應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況，選擇接地裝置如放射狀或作水平延伸。土壤電阻率大于500 mΩ時(shí)，每根最大長度為40m，大于1000 mΩ時(shí)，每根最大長度為60m，我局土壤電阻率通常為mΩ。

如還不能滿足規(guī)定的接地電阻時(shí)，可采用降低以下降低接地電阻的措施：

①更換土壤

采用電阻系數(shù)較低的黏土、黑土及沙質(zhì)土代替原有電阻系數(shù)較高的土壤，一般換掉接地體上不部1/3長度，周圍0.5m以內(nèi)的土壤。

②人工處理土壤

在接地體周圍土壤中加入化學(xué)物，如食鹽、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等，提高接地體周圍土壤的導(dǎo)電性。其中食鹽工程造價(jià)較低而且效果明顯，但土壤經(jīng)人工處理后，會(huì)降低接地的熱穩(wěn)定性、加速接地體的腐蝕、減少接地體的使用年限。因此一般來說，是在萬不得以的條件下才建議采用。

③深埋接地極

當(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時(shí)，可采用深埋接地極來降低接地電阻值，這種方法對(duì)含砂土壤最有效果。但施工困難，土方量大，造價(jià)高，在巖石地帶困難更大。

4 關(guān)于接地裝置的施工

對(duì)新建的配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行安裝前，要進(jìn)行土壤電阻率測(cè)試，進(jìn)而制定接地裝置數(shù)量及制定接地裝置方案。

選取接地裝置材料應(yīng)按《交流電氣裝置的接地》規(guī)程規(guī)定，按土壤對(duì)接地體的腐蝕，使用年限按30年，年腐蝕率0.1～0.2mm及接地裝置按熱穩(wěn)定要求選取。

施工要求：

（1）接地體的埋設(shè)深度其頂部不應(yīng)小于0.6m，角鋼及鋼管接地體應(yīng)垂直配置。

（2）垂直接地體長度不應(yīng)小于2.5m，其相互之間間距一般不應(yīng)小于5m。

（3）接地體埋設(shè)位置距建筑物不宜小于1.5m；遇在垃圾灰渣等埋設(shè)接地體時(shí)，應(yīng)換土，并分層夯實(shí)。

（4）當(dāng)接地裝置必須埋設(shè)在距建筑物出人口或人行道小于3m時(shí)，應(yīng)采用均壓帶做法或在接地裝置上面敷設(shè)50～90mm厚度添置瀝清層。其寬度應(yīng)超過接地裝置2m。

（5）接地體（線）的連接應(yīng)采用焊接，焊接處焊縫應(yīng)飽滿并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不得有夾渣、咬肉、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷，焊接處的藥皮敲凈后，刷瀝青做防腐處理。

（6）采用搭接焊時(shí)，其焊接長度如下：

①鍍鋅扁鋼不小于其寬度的2倍，三面施焊。（當(dāng)扁鋼寬度不同時(shí)，搭接長度以寬的為準(zhǔn)）敷設(shè)前扁鋼需調(diào)直，煨彎不得過死，直線段上不應(yīng)有明顯彎曲，并應(yīng)立放。

②鍍鋅圓鋼焊接長度為其直徑的6倍并應(yīng)雙面施焊（當(dāng)直徑不同時(shí)，搭接長度以直徑大的為準(zhǔn)）。

③鍍鋅圓鋼與鍍鋅扁鋼連接時(shí)，其長度為圓鋼直徑的6倍。

④鍍鋅扁鋼與鍍鋅鋼管（或角鋼）焊接時(shí)，為了連接可靠，除應(yīng)在其接觸部位兩側(cè)進(jìn)行焊接外，還應(yīng)直接將扁鋼本身彎成弧形（或直角形）與鋼管（或角鋼）焊接。

（7）當(dāng)接地線遇有白灰焦渣層而無法避開時(shí)，應(yīng)用水泥砂漿全面保護(hù)。

（8）采用化學(xué)方法降低土壤電阻率時(shí)，所用材料應(yīng)符合下列要求：

①對(duì)金屬腐蝕性弱；

②水溶性成分含量低。

（9）所有金屬部件應(yīng)鍍鋅。操作時(shí)，注意保護(hù)鍍鋅層。

接地體間的扁鋼敷設(shè)：

（1）扁鋼敷設(shè)前應(yīng)調(diào)直，然后將扁鋼放置于溝內(nèi)，依次將扁鋼與接地體用電焊（氣焊）焊接。扁鋼應(yīng)側(cè)放而不可放平，側(cè)放時(shí)散流電阻較小。扁鋼與鋼管連接的位置

（2）距接地體最高點(diǎn)約100mm。焊接時(shí)應(yīng)將扁鋼拉直，焊好后清除藥皮，刷瀝青做防腐處理，并將接地線引出至需要位置，留有足夠的連接長度，以待使用。

5 結(jié)語

在雷雨多發(fā)地可增加10kV配電線路避雷器，建立配電變避雷器校驗(yàn)檔案記錄，并曾加開展低壓側(cè)避雷器校驗(yàn)工作，對(duì)供電所人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其能正確使用接地電阻測(cè)試議，在雷雨季節(jié)來前，對(duì)配電臺(tái)區(qū)接地電阻進(jìn)行測(cè)試。所以我們必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，認(rèn)真施工，以確保防雷和接地的安全運(yùn)行。

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