變電站二次防雷及接地的設(shè)計(jì)與探討

周世明

【摘要】隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和前進(jìn)，人們?cè)诿鎸?duì)自然災(zāi)害的時(shí)候有了更強(qiáng)大的抵抗能力，其中，在對(duì)變電站二次防雷的設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸完善，但是隨著時(shí)間的發(fā)展，其在防雷的過(guò)程中存在不足之處也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。本文通過(guò)對(duì)變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行全面的了解和掌握，結(jié)合實(shí)際情況分析了雷電對(duì)變電站二次系統(tǒng)的侵入途徑，在這個(gè)基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的防雷措施提出幾點(diǎn)相關(guān)的參考意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】變電站;二次防雷;接地;設(shè)計(jì)

1.前言

雷電災(zāi)害在所有的自然災(zāi)害中的危害系數(shù)都相對(duì)較高，是國(guó)際上承認(rèn)的十大最嚴(yán)重的災(zāi)害的一種。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和提高，人們對(duì)變電站設(shè)備所開(kāi)展的自動(dòng)化系統(tǒng)的改造逐漸深入。但是，在這種背景下，由于綜合自動(dòng)化變電站的數(shù)量不斷增加，雷電災(zāi)害在發(fā)生的時(shí)候?qū)ψ冸娬径蜗到y(tǒng)設(shè)備所產(chǎn)生的危害也漸漸顯現(xiàn)出來(lái)。變電站在遭遇雷電災(zāi)害之后產(chǎn)生的系統(tǒng)設(shè)備的拒動(dòng)、誤動(dòng)等情況對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成了極為嚴(yán)重的危害，得到了越來(lái)越多的人的關(guān)注。

2.變電站二次防雷與接地設(shè)計(jì)理念

首先，接地網(wǎng)的埋深一般采用0.8m。電氣設(shè)備上部接地引下線材質(zhì)采用扁銅或多股銅絞線，全站應(yīng)采用統(tǒng)一材質(zhì)。主接地線在經(jīng)過(guò)電纜溝、電纜隧道等都應(yīng)在其下方繞過(guò)，不應(yīng)斷開(kāi)，不得澆注在混凝土中。室內(nèi)有設(shè)備的房間設(shè)明敷的環(huán)形接地線或臨時(shí)接地端子，沿墻敷設(shè)的接地干線離地高度為0.2m，每隔1.5～2m固定一次。

其次，接地線由室外引入或在室內(nèi)穿墻，過(guò)樓板處應(yīng)用鍍鋅鋼管保護(hù)。室內(nèi)接地網(wǎng)可由站區(qū)接地網(wǎng)、電纜隧道、夾層及電纜溝的接地干線引入，但連接點(diǎn)不得少于兩處。變電站內(nèi)應(yīng)敷設(shè)獨(dú)立的二次接地網(wǎng)。該接地網(wǎng)全網(wǎng)均由截面不小于100mm2的銅排構(gòu)成，分為室內(nèi)和室外二次接地網(wǎng)。二次接地網(wǎng)應(yīng)滿(mǎn)足一下要求：

一是沿二次電纜溝道敷設(shè)專(zhuān)用銅排，貫穿主控室、繼保室至開(kāi)關(guān)場(chǎng)地的就地端子箱、機(jī)構(gòu)箱及保護(hù)用組合濾波器等處的所有二次電纜溝，形成室外二接地網(wǎng)。該接地網(wǎng)在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，通過(guò)截面不小于100mm2的銅纜與室內(nèi)二次接地網(wǎng)可靠連接，同時(shí)在室外場(chǎng)地二次電纜溝內(nèi)，該接地網(wǎng)各末梢處分別用截面不小于50mm2的銅纜與主接地網(wǎng)可靠連接接地。開(kāi)關(guān)場(chǎng)地的端子箱內(nèi)接地銅排應(yīng)用截面不小于50mm2的銅纜與室外二次接地網(wǎng)連接。

圖1 室內(nèi)二次接地網(wǎng)示意圖

二是在主控室、繼電器室屏柜下層的電纜室內(nèi)，按屏柜布置的方向敷設(shè)首末端連接的專(zhuān)用銅排，形成繼電器室的二次接地網(wǎng)。繼電器室內(nèi)的二次接地網(wǎng)經(jīng)截面不小于100mm2的銅纜在控制室電纜夾層處一點(diǎn)與變電站主地網(wǎng)引下線可靠連接。不妨設(shè)有3排保護(hù)屏，圖1中ad、be、cf分別代表此3排保護(hù)屏下電纜室內(nèi)按屏柜布置的截面不小于100mm2的接地銅排，各保護(hù)屏內(nèi)的銅排網(wǎng)P通過(guò)截面不小于50mm2的銅纜于a點(diǎn)處與室內(nèi)二次接地網(wǎng)一點(diǎn)相連;室內(nèi)二次接地網(wǎng)d處一點(diǎn)經(jīng)截面不小于100mm2的銅纜與室外二次接地網(wǎng)G相連;整個(gè)二次接地網(wǎng)銅排網(wǎng)通過(guò)控制室電纜夾層處f一點(diǎn)經(jīng)截面不小于100mm2的銅纜與變電站主地網(wǎng)引下線D可靠連接。

三是對(duì)于10kV保護(hù)下放于10kV高壓室的，應(yīng)在10kV高壓室內(nèi)的二次電纜溝中敷設(shè)截面不小于100mm2二次專(zhuān)用接地銅排，其末端在高壓室內(nèi)以截面不小于100mm2銅纜一點(diǎn)與變電站主地網(wǎng)引下線可靠連接，該銅排還應(yīng)通過(guò)截面不小于100mm2銅纜與主控室、繼電器室內(nèi)二次接地網(wǎng)可靠連接，各10kV保護(hù)裝置應(yīng)用截面不小于4mm2的銅導(dǎo)線與該銅排可靠連接。然后，室外二次接地網(wǎng)不可以首尾相連，否則當(dāng)一次發(fā)生故障或者其他干擾侵入時(shí)，二次接地網(wǎng)中容易形成環(huán)流，會(huì)對(duì)連接在整個(gè)二次接地網(wǎng)上的的設(shè)備產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)影響。

圖2為室外二次接地網(wǎng)示意圖。ad、be、cf分別代表室外電纜溝，在各末梢處，均用截面不小于50mm2的銅纜與主接地網(wǎng)D可靠連接接地;開(kāi)關(guān)場(chǎng)地的端子箱內(nèi)接地銅排P應(yīng)用截面不小于50mm2的銅纜與室外二次接地網(wǎng)連接;該接地網(wǎng)在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，通過(guò)截面不小于100mm2的銅纜與室內(nèi)二次接地網(wǎng)N可靠連接。

圖2 室外二次接地網(wǎng)示意圖

最后，避雷針（帶）的接地除滿(mǎn)足上述條件外，還應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：建筑物上的避雷帶應(yīng)設(shè)置多根接地引下線，應(yīng)在各引下線距地面0.3～1.8m處設(shè)置斷接卡。獨(dú)立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物的出入口等的距離應(yīng)大于3m。當(dāng)小于3m時(shí)，應(yīng)采取均壓措施，或敷設(shè)卵石、瀝青地面，也可鋪設(shè)混凝土地面。獨(dú)立避雷針（線）應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的集中接地裝置。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。獨(dú)立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)的地中距離不得小于3m。

3.二次防雷設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用

下面以110kV華港變電站為例，描述二次防雷設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。110kV華港站為戶(hù)外常規(guī)變電站，二次防雷設(shè)計(jì)主要涉及變電站主控制室、10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備室及戶(hù)外電纜溝等場(chǎng)所。

110kV華港變電站主控室及通信機(jī)房環(huán)形接地網(wǎng)采用φ18圓鋼，盡量靠近四周墻壁敷設(shè)，并與墻柱上預(yù)留的引下線引出點(diǎn)可靠連接。每排屏柜基礎(chǔ)引接2根φ18圓鋼至該接地環(huán)網(wǎng)，經(jīng)接地環(huán)網(wǎng)與主地網(wǎng)可靠焊接。土建施工時(shí)先在墻柱內(nèi)敷設(shè)φ18圓鋼做接地上引線，并與主地網(wǎng)可靠焊接。主控室及通信機(jī)房的二次接地網(wǎng)采用40*4銅排敷設(shè)在控制屏底下，該銅排要求非絕緣，首尾相連并用螺栓固定在屏底基礎(chǔ)槽鋼上靠近屏正面一側(cè)。屏內(nèi)的安全接地均用絕緣銅絞線與該接地銅排相連。主控室及通信機(jī)房的工作接地網(wǎng)采用40*4銅排敷設(shè)在控制屏底下，該銅排要求非絕緣，首尾相連并用螺栓固定在屏底基礎(chǔ)槽鋼上靠近屏正面一側(cè)，屏內(nèi)的工作接地均用絕緣銅絞線與該接地銅排相連。主控室的二次接地網(wǎng)經(jīng)一點(diǎn)接入接地環(huán)網(wǎng)，工作接地網(wǎng)經(jīng)一點(diǎn)接入二次接地網(wǎng)。通信機(jī)房的二次接地網(wǎng)和工作接地網(wǎng)均用40*4銅排分別與主控室二次接地網(wǎng)和工作接地網(wǎng)對(duì)應(yīng)連接;通信機(jī)房工作接地網(wǎng)與二次接地網(wǎng)之間不做直接連接。如圖3所示。

圖3 室內(nèi)二次接地網(wǎng)效果圖

110kV華港變電站高壓室的二次接地網(wǎng)均用截面積不小于100mm2的絕緣銅纜與主控室的二次接地網(wǎng)連接。高壓室內(nèi)各開(kāi)關(guān)柜的基礎(chǔ)槽鋼采用接地圓鋼與主地網(wǎng)可靠連接。高壓室的二次接地網(wǎng)采用40*4銅排，與接地變室的二次接地電纜可靠焊接，成環(huán)網(wǎng)布置，并通過(guò)絕緣銅絞線接至主控室二次接地網(wǎng)。為方便施工，接地變室的二次接地網(wǎng)采用VV22-1.0-120mm2絕緣銅纜，與高壓室二次接地網(wǎng)的銅排可靠焊接，組成一個(gè)環(huán)形地網(wǎng)。各開(kāi)關(guān)柜上的保護(hù)裝置用BVV-0.5-1*4銅導(dǎo)線與二次接地網(wǎng)可靠連接。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述我們可以得知，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和提高，人們對(duì)變電站設(shè)備所展開(kāi)的全面性的研究逐漸深入。其中，變電站二次防雷技術(shù)具有一定的專(zhuān)業(yè)性和復(fù)雜性，想要對(duì)變電站防雷工作進(jìn)行良好的開(kāi)展，就需要在變電站實(shí)際設(shè)計(jì)的階段開(kāi)展全面具體的思考。另外，在日常的活動(dòng)中，還要注意做好對(duì)變電站二次系統(tǒng)防雷設(shè)置的定期檢測(cè)工作，對(duì)防雷系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決，為變電站正常運(yùn)行的可靠性提供一定的技術(shù)保障。

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