淺談礦區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)防雷接地改造

楊彩萍

（汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司供用電分公司，山西介休 032000）

1 礦區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

山西是我國的第一產(chǎn)煤、輸煤大省，作為以煤炭產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的汾西（礦業(yè)）集團(tuán)擁有獨立的供電網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相當(dāng)大。汾西（礦業(yè)）集團(tuán)電網(wǎng)是以110 kV、35 kV、10 kV、6 kV等電壓級組成的供電網(wǎng)，隨著企業(yè)對電能的需求越來越大，對供電可靠性的要求越來越高，伴隨著電網(wǎng)的發(fā)展，雷擊供電線路引起的跳閘停電、打壞電氣設(shè)備的事故也日益增多。許多礦井是重瓦斯礦井，極具危險性，供電的安全直接關(guān)系到通風(fēng)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生電網(wǎng)遭受雷害事故造成停電，通風(fēng)系統(tǒng)停運，礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛葧杆偕仙?，極易起火爆炸，不僅帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，而且還嚴(yán)重威脅到礦工的生命安全[1-3]。

近年通過深入研究和分析已有輸電線路和變電站防雷接地措施的缺陷和不足，結(jié)合已有輸電線路和變電站的故障統(tǒng)計資料和線路走廊沿線的地理環(huán)境及雷電活動情況，并充分考慮雷擊形式的多樣性，針對輸電線路和變電站設(shè)計出綜合防雷措施，從根本上解決輸電線路和變電站雷害事故多發(fā)的問題，具有非常好的實用性，為電網(wǎng)可靠、穩(wěn)定運行提供了可靠保障，進(jìn)而無形的提高了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，并可以在礦區(qū)其他供電線路上推廣。

2 高壓線路防雷改造措施

線路防雷改造是以“差異性、精細(xì)化、系統(tǒng)性”的防雷思路，由點到面，由單個設(shè)備防雷到系統(tǒng)防雷配合，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和專利技術(shù)，合理選配使用防雷元件，重點防止雷電波對線路器件及變電站主要設(shè)備損傷，降低雷擊跳閘率，提高供電可靠性。

（1）在輸電線路絕緣子兩端并聯(lián)可調(diào)式過電壓保護(hù)裝置；加裝可調(diào)式過電壓保護(hù)裝置可以改變接地短路電弧通道提高弧道絕緣恢復(fù)速度，促使接地電弧快速熄滅，降低了配電線路雷擊建弧率，進(jìn)而降低雷擊跳閘率。

（2）桿塔接地改造，改造變電站進(jìn)、出線前10級桿塔的接地裝置，重點降低沖擊接地電阻；實踐證明，在水平接地體周圍施加高效膨潤土降阻防腐劑的環(huán)形接地極，對降低桿塔的沖擊接地電阻效果明顯。

（3）線路進(jìn)變電站段改造；設(shè)置進(jìn)線段保護(hù)防止線路侵入波對變電所的危害。據(jù)調(diào)查絕大多數(shù)變配電所雷害事故都是由線路侵入的雷電過電壓造成的，主要是線路的絕緣水平一般都較高，而變配電所電氣設(shè)備絕緣水平較低，為配電線路與變配電所在絕緣配合上存在的矛盾，采用配電型可調(diào)過電壓保護(hù)間隙：

1）設(shè)置線路進(jìn)變電站的前10級桿塔為進(jìn)線段保護(hù)，即從第10級起逐級降低過電壓保護(hù)裝置間隙動作值，至終端桿與變電站設(shè)備絕緣相配合；

2）對線路前10級桿塔架設(shè)耦合地線。一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而減少絕緣子串兩端電壓的反擊電壓和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰桿塔分流的雷電流。

3 變電站防雷改造措施

3.1 改造變電站接地裝置優(yōu)化防雷沖擊接地

對變電站接地裝置進(jìn)行改造，特別是對防雷設(shè)備接地進(jìn)行沖擊接地優(yōu)化。雷電流在通過引下線導(dǎo)向避雷針地網(wǎng)或變電站地網(wǎng)泄放時會因雷電流的通過而產(chǎn)生較大的電位差可能會引起反擊。為了避免反擊現(xiàn)象，需要對主要設(shè)備以及主要泄流裝置鋪設(shè)接地沖擊均壓環(huán)，同時接地均壓環(huán)也可起到降低接地電阻和屏蔽干擾的效果，并在一定程度上起到等電位連接的作用。

（1）鋪設(shè)接地均壓環(huán)

如圖1所示，沿變電站高壓主控室鋪設(shè)環(huán)形水平接地網(wǎng)，再在離環(huán)形水平接地網(wǎng)的外圈3 m處鋪設(shè)另一根環(huán)形水平接地網(wǎng)，水平接地網(wǎng)的邊角處應(yīng)改造成圓弧形狀避免尖角放電，然后再把兩環(huán)形接地網(wǎng)如圖所示每隔5 m連接起來，在聯(lián)接處打入一根1.2～1.5 m的垂直接地極。

圖1 柳西110 kV變電站接地網(wǎng)改造俯視圖

水平接地體施加降阻劑。對水平接地體可先開挖如圖2所示的溝槽，待溝槽挖好后可進(jìn)行水平接地體的鋪設(shè)和焊接，然后把水平接地體墊地，再倒入GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑粉，把水平接地體均勻的包裹在中間，在聯(lián)接處打入一根1.2～1.5 m的垂直接地極；然后加水洇透，用細(xì)土回填，并分層夯實。如山區(qū)取水困難，也可施加干粉待下雨后讓降阻劑自己吸收水份，但降阻劑的生效較慢，一般要待一個雨季之后?；靥钔燎杏洸灰盟槭?，沙子和垃圾回填。

（2）穩(wěn)定接地參數(shù)

圖2 水平接地網(wǎng)改造剖視圖

針對山西礦區(qū)土壤易干燥，保水性差的特點，和礦區(qū)變電站防雷接地裝置的布局，用保水性能好，防腐性好的GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑，降低防雷設(shè)備沖擊接地阻抗，改善沖擊電位分布，穩(wěn)定接地參數(shù)，確保在防雷設(shè)備動作時，在防雷接地裝置上的電位升高不對被保護(hù)設(shè)備的絕緣構(gòu)成威脅。

3.2 整改、規(guī)范、完善變電站內(nèi)的防雷設(shè)備

（1）更換或拆除各種型號的組合式過電壓保護(hù)器。

（2）規(guī)范避雷器的選型、試驗、安裝及運行維護(hù)，選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的、參數(shù)合適的避雷器作為設(shè)備的防雷保護(hù)裝置。

（3）改造存在問題的直擊雷防雷措施。

（4）對電容電流超過10 A的變電站安裝預(yù)調(diào)式消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的殘流小于系統(tǒng)的熄弧臨界值。

（5）對35 kV主變壓器，35kV系統(tǒng)電容電流不超標(biāo)的變壓器，為了防止線路三相進(jìn)波打壞變壓器繞組中性點，應(yīng)對35 kV中性點套管引出安裝35 kV氧化鋅避雷進(jìn)行保護(hù)。

3.3 完善、規(guī)范變電站防雷設(shè)備和接地裝置試驗

（1）定期采用正硧的試驗方法對變電站的避雷器、計數(shù)器進(jìn)行全面的預(yù)防性試驗，通過試驗及時淘汰不合格的防雷設(shè)備。

（2）采用正確的試驗方法對變電站的接地裝置的工頻接地阻抗、跨步電壓、接觸電壓、電位分布、設(shè)備接地導(dǎo)通等項目進(jìn)行全面的試驗。

（3）測量各站6～35 kV系統(tǒng)電容電流值，對電容電流超過10 A的變電站安裝預(yù)調(diào)式消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的殘流小于35 kV系統(tǒng)的熄弧臨界值。

3.4 強(qiáng)化完善變電站主設(shè)備的技術(shù)監(jiān)督和管理

（1）加強(qiáng)充油設(shè)備的油色譜監(jiān)督，常規(guī)的預(yù)防性試驗項目并不能及時發(fā)現(xiàn)充油設(shè)備的潛伏性故障，而絕緣油的氣象色譜分析則能在運行中通過分析油中微量特征氣體的含量和比值及時發(fā)現(xiàn)主設(shè)備的潛伏性故障。要針對各類不同的設(shè)備制訂絕緣油色譜分析的周期和標(biāo)準(zhǔn)，及時跟蹤設(shè)備的運行情況，在故障的初期及時的進(jìn)行處理和預(yù)防，從而防止主設(shè)備發(fā)生設(shè)備損壞事故。

（2）要對GIS組合電器采用先進(jìn)行在線監(jiān)督技術(shù)，當(dāng)GIS內(nèi)部有異常放電聲音時可及時發(fā)現(xiàn)，及時報警，及時處理，避免事故發(fā)生。

（3）健全、完善變電站設(shè)備的技術(shù)檔案和各站圖紙資料，健全變電站的運行日志，對出現(xiàn)的雷害故障要從技術(shù)層面上深抓不放，找出存在的技術(shù)問題和防范改進(jìn)措施并進(jìn)行改造。

4 防雷接地改造取得的效果

隨著集團(tuán)公司煤炭主營市場的不斷擴(kuò)大，對各礦井下供電的安全性、可靠性和連續(xù)性提出了更高的要求，而礦井供電系統(tǒng)抵御雷電災(zāi)害的能力需要進(jìn)一步提高，此次，通過以上防雷接地技術(shù)的改造，有效地解決了我礦區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有供電系統(tǒng)的隱患，避免了雷電事故的發(fā)生，進(jìn)一步鞏固了供電網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運行。

5 結(jié)語

人類步入21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)、科技等各個領(lǐng)域得到了高速發(fā)展，同時人們對于電力供應(yīng)的要求與日俱增，而當(dāng)下保障電力供應(yīng)的安全、有序，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)之一，而防雷接地工作是一項系統(tǒng)、龐大的工程，一旦出現(xiàn)問題將勢必會對整個供電系統(tǒng)的安全、正常工作產(chǎn)生影響，所以加強(qiáng)輸電線路、變電站的保護(hù)工作，避免雷電事故的發(fā)生，進(jìn)而增加整個電網(wǎng)的可靠、安全程度，是一項造福于人民的崇高工作。

［1］謝廣壘.220 kV高壓輸電線路防雷接地技術(shù)探討［J］.機(jī)電信息，2011（27）：3-36.

［2］周兆華.220 V配電系統(tǒng)的防雷保護(hù)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2014（7）：215-217.

［3］吉智，吳雪冰，吳慎山.智能建筑的防雷接地設(shè)計［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2010（8）：41-44.