110kV變電站防雷接地問題研究

張毅+龔淼

摘 要：在造成110KV變電站運行危害的因素中，雷電可謂最重要的因素之一，為此，在現(xiàn)代110KV變電站的安全可靠性設(shè)計中，探究科學(xué)有效的防雷接地措施顯得至關(guān)重要。本文將研究的視角著重放在110KV變電站防雷接地問題的探究，在對防雷接地設(shè)計的理論概念進行詳細總結(jié)的基礎(chǔ)上，從內(nèi)容、流程、注意事項三個方面入手，對110KV變電站防雷接地設(shè)計的細節(jié)進行了分析，最后，提出了110KV變電站防雷接地設(shè)計中的進一步優(yōu)化思路。

關(guān)鍵詞：110KV變電站；防雷接地；接地電阻；避雷器

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0126-01

1 引言

110KV級別的變電站，是我國高壓輸送電網(wǎng)系統(tǒng)中的重點組成環(huán)節(jié)，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的110KV級別變電站數(shù)量達數(shù)百座，其中很多位于雷電多發(fā)區(qū)域，而雷電多發(fā)區(qū)域常常出現(xiàn)雷暴天氣，這無疑加大了變電站遭受雷擊的概率，一旦變電站系統(tǒng)遭受雷擊，不僅會影響到變電站供電的可靠性和持續(xù)性，也會對本地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)帶來危害，因此，探究110KV變電站防雷接地的有效措施，對于變電站自身，以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟建設(shè)來說都至關(guān)重要。在具體的防雷接地處理中，由于110KV變電站中電壓母線接地故障電流比較大，因此工程技術(shù)人員需要通過控制接地電阻，設(shè)計安全管理措施，安全配置避雷設(shè)備等措施去構(gòu)建立體化、安全系數(shù)高的防雷體系。這其中涉及到諸多的設(shè)計和運維管理問題，本文將做深入闡述。

2 防雷接地設(shè)計理論概述

2.1 防雷接地的概念

防雷接地，即：防雷和接地兩個概念之合。首先，防雷，即是采用合理的避雷措施，防止設(shè)備或人員遭受雷擊；其次，接地，即是采取必要的接地方法，防止靜電造成的設(shè)備或人員危害。對于現(xiàn)代變電站系統(tǒng)來說，防雷和接地是兩項重要的保護措施，其中，防雷分為整體結(jié)構(gòu)性防雷和部分分布性防雷，通過引入避雷針、接地電阻等措施，完成對變電站防雷系統(tǒng)的構(gòu)建。而接地保護措施，亦可包含避雷接地、零線接地、防靜電接地等措施，其目的在于為變電站提供更為可靠的避雷、防靜電安全體系。

2.2 防雷接地裝置概述

防雷接地裝置包含很多，主要分為以下幾類：（1）雷電接受裝置。是負責(zé)在雷擊瞬間有效接受雷擊的設(shè)備，例如避雷針、避雷帶、架空地線、避雷器等。（2）雷電疏導(dǎo)裝置。負責(zé)將雷電接受裝置接受的雷電信號疏導(dǎo)至大地端，又包含引下線、接地線、接地體等，其中，引下線負責(zé)將雷電信號從避雷針傳導(dǎo)至接地體，接地線則為不載流的金屬導(dǎo)體，接地體則是深埋入大地的金屬導(dǎo)體。（3）接地裝置。為接地線和接地體的統(tǒng)稱，又可細分為接地網(wǎng)絡(luò)和接地電阻兩大類，其中，接地電阻數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值，在整個防雷接地裝置的設(shè)計中，需要技術(shù)人員予以精準(zhǔn)控制。

3 110KV變電站防雷接地設(shè)計分析

3.1 防雷接地的設(shè)計內(nèi)容

帶電云團和放電通道是雷電形成的兩個條件，當(dāng)帶電云團經(jīng)過變電站時，云團與地面之間形成的電場，會形成一個巨大的導(dǎo)電通道，該導(dǎo)電通道成為雷擊發(fā)生的主要渠道。對于110KV變電站來說，如何在面臨雷擊發(fā)生時，有效地避免雷擊對電站整體和部分系統(tǒng)造成的損害，也成為設(shè)計人員需要關(guān)注的重點內(nèi)容。結(jié)合110KV變電站的實際情況，建議技術(shù)人員從以下幾方面著手進行設(shè)計規(guī)劃：（1）防雷設(shè)備設(shè)計。在110KV變電站防雷設(shè)計中，技術(shù)人員需要選擇合適的避雷設(shè)備，進行必要的防雷設(shè)計，這是設(shè)計中最主要的內(nèi)容之一。首先，在選擇避雷設(shè)備時，技術(shù)人員要根據(jù)110KV變電站的地理位置、站體設(shè)備材質(zhì)等實際情況，進行避雷設(shè)備的選取，一般來說，對于變電站設(shè)備中低于10KV標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，技術(shù)人員可選用普通閥型FS作為避雷設(shè)備，而對于超過10KV的系統(tǒng)部件，技術(shù)人員應(yīng)選用其他更為合適的避雷裝置，此外，在實際選用時還應(yīng)考慮避雷設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)備額定電壓的匹配性，盡量選用與系統(tǒng)設(shè)備額定電壓接近的避雷設(shè)備。（2）接地設(shè)施設(shè)計。在進行變電站接地設(shè)施設(shè)計時，技術(shù)人員要考慮接地網(wǎng)的布置措施，例如，要根據(jù)110KV變電站坐落區(qū)域的周邊環(huán)境、自然條件，進行細一些必要的調(diào)查，在此基礎(chǔ)上完成接地網(wǎng)設(shè)施的布置。

3.2 防雷接地的設(shè)計流程

110KV變電站防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計中，技術(shù)人員需要按照嚴(yán)格的流程操作，具體來說，在整個設(shè)計過程中需要引入“全過程”的思路，將設(shè)計的流程分為前、中、后三個階段，在每一個階段中引入詳細的設(shè)計內(nèi)容和步驟，依據(jù)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進行工作，確保設(shè)計能夠同時滿足安全、可靠、經(jīng)濟等要求。具體來說，本文建議在“全過程”思路下，技術(shù)人員對于110KV變電站防雷接地的設(shè)計可按照以下流程進行：（1）前期調(diào)查統(tǒng)計。在110KV變電站防雷接地體系建構(gòu)之前，施工技術(shù)人員應(yīng)對變電站周邊的環(huán)境進行細致的調(diào)查，具體的調(diào)查指標(biāo)應(yīng)盡可能的詳細，例如：變電站區(qū)域的氣候環(huán)境、年降水量、溫濕度、年均雷擊數(shù)量、土壤電阻率、粘稠度、土質(zhì)結(jié)構(gòu)、對變電站建材的腐蝕情況等，在基礎(chǔ)上，通過專業(yè)的模型工具，對所獲數(shù)據(jù)進行精確分析，為后期的項目防雷接地建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。（2）中期設(shè)施建設(shè)。在前期調(diào)查統(tǒng)計工作完成后，技術(shù)人員即可著手設(shè)計具體的系統(tǒng)防雷接地體系，具體的工作又包含：圖紙設(shè)計規(guī)劃、施工材料準(zhǔn)備、施工建設(shè)、可靠性驗證等環(huán)節(jié)，此外，由于110KV變電站系統(tǒng)的特殊性，在具體的設(shè)計建設(shè)中，還有很多計算環(huán)節(jié)，例如：入地故障電流計算、接地網(wǎng)導(dǎo)體材料和截面的計算、接地網(wǎng)布置面積的計算等，上述工作中技術(shù)人員都應(yīng)選擇科學(xué)的公式進行計算求解，得出最為有效的數(shù)據(jù)，為變電站建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。（3）后期竣工驗收。完成所有的系統(tǒng)設(shè)計和建造后，需要進行竣工驗收，驗收的主要工作為：對系統(tǒng)的質(zhì)量、經(jīng)濟性進行評估，確保設(shè)計施工能夠符合預(yù)期要求。

3.3 防雷接地的注意事項

在110KV變電站防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)中，有很多細節(jié)問題需要技術(shù)人員引起注意。首先，避雷針的選取注意事項。具體來說，避雷針的選額應(yīng)根據(jù)變電站的地理條件、高度、建設(shè)面積等參數(shù)確定，切不可盲目選取。例如，某110KV變電站建設(shè)位于年均40天雷暴天氣的區(qū)域，為中等強度雷電活動地區(qū)，在前期調(diào)查中，技術(shù)人員測定該電站的長度為65m，寬度為62m，系統(tǒng)桿塔與門架構(gòu)高度為12m，根據(jù)高度影響系數(shù)的計算，如果說被保護變電站的實際高度小于避雷針除以2的結(jié)果，那么它的范圍則是1.5乘以避雷針的高度計算結(jié)果，根據(jù)這一計算思路可得：該變電站的避雷針<30m時，它的避雷有效值較低，因此在實際建設(shè)中，該變電站的避雷針會少應(yīng)選擇30m高度。其次，接地保護設(shè)計的注意事項。在構(gòu)建110KV變電站接地保護系統(tǒng)時，技術(shù)人員還應(yīng)綜合考慮多方面因素，具體來說包含以下幾方面：（1）人為安全因素，即：接地保護網(wǎng)的構(gòu)建必須覆蓋變電站中的所有電器設(shè)備。（2）均勻分配對地電壓，在進行人工接地保護時，技術(shù)人員應(yīng)盡可能地均勻分配變電站電氣設(shè)備的旁路對地電壓，并安裝環(huán)形接地體，同時加裝均壓帶，以確保整個系統(tǒng)的接地可靠性。（3）有效控制接地電位。為了降低接地電位，技術(shù)人員應(yīng)加強整座變電站系統(tǒng)的分流處理，首先，主接地網(wǎng)應(yīng)盡量與線路的避雷線相連，其次，在設(shè)計中應(yīng)人為地制造更多的連接點，以便測量接地電阻，為接地電位的有效控制提供便利。

4 結(jié)語

總而言之，在110KV變電站防雷接地保護系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)中，技術(shù)人員應(yīng)從宏觀和微觀兩個角度出發(fā)，在充分調(diào)查變電站區(qū)域環(huán)境的基礎(chǔ)上，為系統(tǒng)構(gòu)建集立體化、安全性、可靠性為一體的現(xiàn)代化防雷接地體系，在具體的防雷接地設(shè)備選取上，應(yīng)嚴(yán)格選材、科學(xué)計算，在后期的建設(shè)過程中，也應(yīng)嚴(yán)謹施工，多元化著手確保整個變電站防雷接地系統(tǒng)的有效性。

參考文獻

[1]黃嘉文.110kV變電站的防雷接地設(shè)計探討[J].科技與創(chuàng)新，2016（11）.

[2]邢建浩，任啟金，孟慶江，張志強.110kV變電站的防雷接地設(shè)計探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（35） .

[3]田沖.110kV變電所防雷接地[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2015（06）.

[4]馬靜君.110kV變電站防雷措施研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014（21）.

[5]趙先堃.氧化鋅避雷器泄露電流的測量原理及實現(xiàn)方法的研究[J].電子設(shè)計工程，2014（05）.