35 kV變電站防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)研究

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)電網(wǎng)改造力度不斷加大，電網(wǎng)改造的速度也就隨著國(guó)家對(duì)電網(wǎng)的重視而加快了腳步，這就對(duì)我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的就有了更高的要求。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)各地的電網(wǎng)日益得到完善，我國(guó)現(xiàn)在大量采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)控和控制等變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用既提高了勞動(dòng)的生產(chǎn)率，同時(shí)有減少了人為失誤操作的可能。未來(lái)的電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)也將是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的綜合自動(dòng)化技術(shù)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠使公司更好的、全面的掌握負(fù)荷的變化，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)的穩(wěn)定性發(fā)展帶來(lái)積極的幫助。但是現(xiàn)實(shí)中，變電站會(huì)受到雷電等災(zāi)害的破壞。本文就通過(guò)對(duì)35 kV變電站及接地保護(hù)進(jìn)行闡述，分析了35 kV變電站防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：35 kV變電站 防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì) 研究

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0006-02

大多數(shù)的中型電力用戶，都采用的是35 kV電壓等級(jí)供電，供電部門的35 kV變電站也就成為了電力用戶供電的重要的供電渠道。而變電站不一定在在變電站避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，所以35 kV變電站很容易受到雷電的破壞，并給電力用戶的生產(chǎn)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致供電部門的供電可靠性也達(dá)不到要求。

1 國(guó)內(nèi)外防雷保護(hù)研究現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，許多防雷研究人員及相關(guān)學(xué)者對(duì)雷電的活動(dòng)規(guī)律、雷擊線路物理過(guò)程方面都做了大量的研究工作，建立起了相對(duì)較為完善的輸電線路電網(wǎng)防雷理論系統(tǒng)。對(duì)于線路防雷性能分析來(lái)說(shuō)，最為重要的是雷電流幅值、地閃密度、波形及線路落雷次數(shù)。隨著雷電定位系統(tǒng)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的雷電檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)有效的幫助電力部門實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路故障定位、分類，但是因?yàn)槔纂姅?shù)據(jù)的分散性及復(fù)雜性特點(diǎn)，想要能夠更加有效的對(duì)雷電進(jìn)行檢測(cè)，就需要長(zhǎng)期對(duì)雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

總體來(lái)說(shuō)，變電站的防雷安全形式還存在這許多的問(wèn)題，變電站的防雷措施需要不斷的加強(qiáng)，其問(wèn)題主要表現(xiàn)為：第一，社會(huì)整體對(duì)于防雷安全意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)雷電的危害性認(rèn)識(shí)不夠；第二，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，雷電的危害路徑也不斷增多，危害的程度也有所加強(qiáng)，不過(guò)防雷的觀念并沒(méi)有隨之而發(fā)生改變，雖然現(xiàn)在的防雷系統(tǒng)已經(jīng)從防直擊雷發(fā)展到了防感應(yīng)雷的時(shí)代，但是，還有許多措施仍然停留在傳統(tǒng)的防雷階段。

2 防雷接地概述

防雷接地可以分開(kāi)為兩個(gè)概念，即：一是防雷防止因雷擊而造成損害；二是靜電接地，防止靜電產(chǎn)生危害。防雷接地裝置由不同的部分組成，具體的可以分為：（1）雷電接受裝置，直接或間接接受雷電的金屬桿，如避雷針、避雷帶、架空地線及避雷器等；（2）引下線，用于將雷電流從接閃器傳導(dǎo)至接地裝置的導(dǎo)體；（3）接地線，電氣設(shè)備、桿塔的接地端子與接地體或零線連接用的正常情況下不載流的金屬導(dǎo)體；（4）接地體，埋入土中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體。分為垂直接地體和水平接地體；（5）接地裝置，接地線和接地體的總稱；（6）接地網(wǎng)，由垂直和水平接地體組成的具有泄流和均壓作用的網(wǎng)狀接地裝置；（7）接地電阻，接地體或自然接地體的對(duì)地電阻的總和，成為接地裝置的接地電阻，其數(shù)值等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接地體流入地中電流的比值。

3 雷電入侵途徑

3.1 地反擊

一臺(tái)設(shè)備同時(shí)接到兩個(gè)或兩個(gè)以上的電網(wǎng)時(shí)，如果其中的一個(gè)電網(wǎng)遭到雷擊，則與之相連的設(shè)備就會(huì)與受破壞的設(shè)備之間存在一定的電位差，此時(shí)，因?yàn)殡娢徊畹拇嬖?，電流就?huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，直接加到與其相連的電網(wǎng)上，若此電位差超過(guò)了設(shè)備自身的耐壓值，設(shè)備就會(huì)受到一定的損害。例如，某35 kV變電站設(shè)計(jì)有三個(gè)地網(wǎng)，其中兩個(gè)是避雷針的獨(dú)立地網(wǎng)，而另一個(gè)則是變電設(shè)備交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地等三個(gè)接地的公用地網(wǎng)。保證避雷針地網(wǎng)和設(shè)備地網(wǎng)之間要有10 m以上的距離。這樣，發(fā)生地反擊的情況就會(huì)較小。

3.2 直擊雷

變電站在設(shè)計(jì)的過(guò)程中自身都有很好的防直擊雷的保護(hù)措施，變電站的建筑和設(shè)備等都能夠受避雷針的保護(hù)作用，受直擊雷危害的可能性很小，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備則建在建筑物內(nèi)，受到直擊雷的威脅就更小。對(duì)于35 kV以及一下的變電器來(lái)說(shuō)，其建筑的房頂不宜設(shè)置避雷針，而對(duì)于采用鋼筋結(jié)構(gòu)等具有屏蔽作用的建筑物則可以設(shè)置避雷針。所以，因?yàn)樽儔赫緝?nèi)的高壓開(kāi)關(guān)室和電容器室等都要采用相應(yīng)的屏蔽式建筑結(jié)構(gòu)。

4 35 kV變電站防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)研究

某35 kV變電站，其主變壓器的容量為2500 kVA，電壓為35/10 kV，其中，變電站的中性點(diǎn)不接地，經(jīng)消弧線圈接地。在變電站最大的運(yùn)行方式下，其三相短路電流和單相短路電流分別為4.25 kA和10.8 kA。保護(hù)動(dòng)作的反應(yīng)時(shí)間為0.7 s。變電站的總的長(zhǎng)度為50 m，寬度為40 m，電源變電站35kV母線最大運(yùn)行方式下短路容量為250 MV·A。

此變電站電源進(jìn)線為35 kV架空線路，導(dǎo)線長(zhǎng)為3 km。變電站的短路容量為500 MV·A，單相接地電流為15 A，功率因數(shù)大于等于0.9。土壤的電阻率為Ω·cm，土壤的熱阻系數(shù)為80 ℃·cm/w。

按照接地設(shè)計(jì)步驟為。

（1）計(jì)算接地電阻要求值。僅用于高壓電氣裝置接地保護(hù)，要求：Ω。

（2）確定土壤電阻率。在進(jìn)行土壤電阻率的確定時(shí)，需要考慮季節(jié)變化的影響，土壤電阻率應(yīng)乘以季節(jié)系數(shù)，則1.3，所以，最大電阻率為：

Ω

（3）接地裝置計(jì)算。

單根垂直接地體的接地電阻為：

根據(jù)垂直接地體根數(shù)，確定相應(yīng)的屏蔽系數(shù)為：閉合裝置接地周長(zhǎng) m，接地體之間的相互距離為a=6～7 m，按照n=30根，高、低壓配電裝置不少于2根接地線連接在接地裝置上，即a/L=2，可以得出屏蔽系數(shù)。

根據(jù)接地裝置的接地線熱穩(wěn)定性校驗(yàn)可得，實(shí)際接地線想要符合要求需要滿足的條件是：。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站的放電工作是一項(xiàng)復(fù)雜等的系統(tǒng)性工作，所以在對(duì)變電站的設(shè)計(jì)階段就要認(rèn)真的考慮。對(duì)于35 kV變電站進(jìn)行防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的防雷接地的設(shè)計(jì)保護(hù)中還存在嚴(yán)重的問(wèn)題，所以對(duì)35 kV變電器保護(hù)的研究，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活安定具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王春杰，祝令瑜，汲勝昌，等.高壓輸電線路和變電站雷電防護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電瓷避雷器，2010（3）：52-58.

[2]高玉波.淺談變電站接地設(shè)計(jì)及防雷技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技：上旬刊，2009（4）：69-72.

[3]閆群民，王宏濤，朱娟娟.銀川東750kV變電站接地網(wǎng)施工分析及探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009（11）：69-75.

[4]辛永恒.淺析變電所的防雷保護(hù)問(wèn)題[J].中小企業(yè)管理與科技：下旬刊，2010（11）：32-36.

[5]楊德清，張文瓊.變電站接地裝置存在的問(wèn)題及其解決措施[J].科技信息，2010（12）：98-102.