防雷接地技術(shù)在220kV變電站中的應(yīng)用

陳進(jìn)興

(福建源發(fā)電力勘察設(shè)計(jì)有限公司， 福建 福州 350001)

由于220kV變電站有著較為特殊功用與特殊的性質(zhì)，導(dǎo)致其發(fā)生雷擊事件的發(fā)生概率極高，且一旦變電站出現(xiàn)雷擊事故，不僅會(huì)導(dǎo)致區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重停電現(xiàn)象意外，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅安全。而想要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免其被雷擊所干擾，就還需要對(duì)變電站的防雷接地技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 220 kV變電站出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的主要因素

一般來(lái)說(shuō)，在電力站正常運(yùn)行的過(guò)程中，都會(huì)有電網(wǎng)的額定電壓對(duì)電氣設(shè)備會(huì)進(jìn)行保護(hù)。但由于雷雨天氣中，因?yàn)槔讚艟蜁?huì)出現(xiàn)過(guò)電壓的現(xiàn)象，造成供配電系統(tǒng)中的部分線(xiàn)路出現(xiàn)電壓過(guò)高的情況。根據(jù)不同的電擊途徑，變電站的雷擊情況主要是由以下情況所組成的。

1.1 直雷擊過(guò)的電壓

在雷電直接的擊中到電力裝置以后，會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的局部有極大的雷電流與超高的電壓，同時(shí)會(huì)釋放極大的熱量，所出現(xiàn)的熱就會(huì)直接的影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，并且造成電力裝置的損壞，影響變電站的正常運(yùn)行。

1.2 感應(yīng)過(guò)電壓

當(dāng)雷區(qū)向架空的導(dǎo)線(xiàn)上方進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，在靜電感應(yīng)的作用影響之下，就會(huì)使得架空導(dǎo)線(xiàn)上出現(xiàn)較多異線(xiàn)束縛電的集聚。一旦雷云對(duì)大地進(jìn)行放電，就會(huì)導(dǎo)致架空導(dǎo)線(xiàn)上方出現(xiàn)極高的過(guò)電壓。這些過(guò)電壓的出現(xiàn)同樣會(huì)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重的危害情況。

1.3 雷電反擊的出現(xiàn)

在架空線(xiàn)路有雷電感應(yīng)過(guò)電壓存在時(shí)，或者雷電對(duì)于其進(jìn)行了直接擊中后，會(huì)產(chǎn)生較大的過(guò)電壓，就會(huì)導(dǎo)致變電站受到嚴(yán)重的雷害情況。若沒(méi)有良好的防護(hù)措施，在其運(yùn)行的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)極大的熱量，在其迅速的釋放熱量以后，就會(huì)有破壞變電站設(shè)備中的絕緣層，并導(dǎo)致其他嚴(yán)重事故的發(fā)生。

2 220 kV變電站的防雷接地設(shè)計(jì)的基本原則

由于在220kV變電站中所使用的電壓母線(xiàn)，其若出現(xiàn)接地故障，電流值會(huì)不斷地增加，若要能滿(mǎn)足R≤2000/I是存在較大困難的。而當(dāng)前所應(yīng)用的技術(shù)中，對(duì)于接地電阻的要求也從原來(lái)的0.5Ω提升到了5Ω。對(duì)其值的調(diào)整實(shí)際上也是希望能夠?qū)哂嗅槍?duì)性的隔離措施進(jìn)行有效應(yīng)用，從而保證220kV變電站得到更加穩(wěn)定安全的運(yùn)行。而對(duì)于3～10k V的避雷器來(lái)說(shuō)，隨著其電位的升高，其不應(yīng)該有什么動(dòng)作，或在進(jìn)行動(dòng)作后不能出現(xiàn)損壞的情況。要應(yīng)用不同的措施，對(duì)接觸電位差以及跨步電位差進(jìn)行有效的計(jì)算，從而確保其能夠滿(mǎn)足相關(guān)要求。在施工時(shí)，還需要對(duì)測(cè)量及繪制過(guò)程中產(chǎn)生的電位分布曲線(xiàn)進(jìn)行充分的考慮。因此，在對(duì)220kV變電站的接地網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就需要對(duì)以下原則進(jìn)行充分的遵循：首先，接地網(wǎng)要使用房屋地基中金屬性質(zhì)的物體。其次，要保證接地網(wǎng)要成為閉合性的環(huán)形結(jié)構(gòu)。再者，接地網(wǎng)要應(yīng)用接一點(diǎn)的方法進(jìn)行連接。

3 220 kV變電站所應(yīng)用的防雷措施

3.1 對(duì)雷電電流進(jìn)行正確的屏蔽

由于很多的防雷裝置都有微機(jī)保護(hù)，因此在對(duì)220kV變電站的電力通信線(xiàn)路進(jìn)行選擇時(shí)，可以使用有著屏蔽層的那種多絞屏蔽的線(xiàn)纜，并且最好把具有強(qiáng)電的導(dǎo)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)性的安裝，從而保證電纜屏蔽層的接地只存在一個(gè)點(diǎn)。這是因?yàn)樵谧冸娬局?，電力裝備是有著模擬電路及數(shù)字電路兩套線(xiàn)路的，所以數(shù)字設(shè)備和模擬設(shè)備要獨(dú)立分開(kāi)進(jìn)行安裝，同時(shí)要確保其之間僅存在一個(gè)連接點(diǎn)，若其二者無(wú)法成獨(dú)立裝填，則還會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況，嚴(yán)重的情況下，還會(huì)導(dǎo)致變電站的設(shè)備出現(xiàn)損壞。

3.2 變電站的接閃器

在220kV變電站受到雷擊以后，基本都能夠依靠防雷系統(tǒng)中直接攔截的方法，把雷電電流向接地網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)入，接閃器則由避雷針和避雷線(xiàn)所組成。一些小型的變電站中只對(duì)獨(dú)立的避雷針進(jìn)行了設(shè)置，通常大型的變電站中同時(shí)存在避雷針和避雷線(xiàn)。而且大型的變電站也都嚴(yán)格的要求著雷電電流的引入線(xiàn)路與防雷的接地裝置。

3.4 直接雷擊發(fā)生時(shí)的防護(hù)措施

作為220kV變電站遭受最多的雷擊方式，其對(duì)于變電站也存在著極大的危害，因此也要求變電站的工作人員對(duì)其進(jìn)行足夠的重視。具體的防護(hù)可以通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)：首先，防止反擊。想要避免雷電在泄地時(shí)出現(xiàn)反擊的情況，避雷針接地引線(xiàn)及引下線(xiàn)入的地點(diǎn)都要與設(shè)備的接地點(diǎn)保持足夠的距離。其次，對(duì)集中的接地裝置進(jìn)行裝設(shè)。不論怎樣的接地線(xiàn)都需要與總線(xiàn)地網(wǎng)相連接，同時(shí)還要在連接下加裝集中的接地裝置，但需要保證其工頻有著大于10Ω的接地電阻。再者，要在主控室、網(wǎng)絡(luò)控制樓和屋中的配電裝置上設(shè)置防直擊雷措施。很多房屋的屋頂部分或多或少都有金屬設(shè)備的存在，要將金屬部分進(jìn)行接地處理。而對(duì)于鋼筋混凝土式的屋頂還要能夠把鋼筋部分進(jìn)行焊接接地處理。而對(duì)于非導(dǎo)電式結(jié)構(gòu)的建筑屋頂，也要使用8～10米的網(wǎng)絡(luò)避雷帶進(jìn)行接地處理。

4 220 kV變電站接地方式的選擇

4.1 保護(hù)接地

在變電站被雷電所危害的情況下，為了有更加嚴(yán)重?fù)p失的出現(xiàn)，要對(duì)防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和應(yīng)用。通常來(lái)說(shuō)，主要有信號(hào)防雷地和電源防雷地，其二者之間的區(qū)別主要在：首先，其所要求的防雷接地電阻之間存在較大差異。其次在工程實(shí)踐時(shí)，信號(hào)防雷地主要依附于信號(hào)獨(dú)立地，其和電源防雷地需要分別進(jìn)行建設(shè)。而機(jī)殼安全接地則將系統(tǒng)內(nèi)一些不帶電的金屬部分與地面連接，形成了較為良好的導(dǎo)電連接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電站電氣設(shè)備和人身安全的保障。而由于220kV變電站中主要進(jìn)行強(qiáng)電供電，所以其機(jī)殼基本都不帶電，一旦受雷擊出現(xiàn)故障，電源供電火線(xiàn)與外殼以及金屬導(dǎo)電的部分就會(huì)發(fā)生短路，這時(shí)金屬性質(zhì)的部件就會(huì)成為帶電體。如果不對(duì)接地措施進(jìn)行有效的設(shè)置，就會(huì)導(dǎo)致帶電體和地面間形成嚴(yán)重的電位差，人體若對(duì)帶電體進(jìn)行接觸，其就可能穿過(guò)人體構(gòu)成通路，造成嚴(yán)重事故的出現(xiàn)。因此必須要把金屬外殼進(jìn)行接地處理，保證其防雷的有效性。

4.2 工作接地

對(duì)工作接地方法的應(yīng)用，其目的是希望能夠確保220kV變電站的電力設(shè)備更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行下去，從而保障系統(tǒng)測(cè)量與控制信息有著較高的精確程度。工作接地的組成主要有：機(jī)器邏輯接地和信號(hào)回路接地，還有屏蔽接地。機(jī)器邏輯接地也被叫做主機(jī)電源地，它主要位于6V等一些低壓電源的電流輸出地。信號(hào)回路接地則是在多個(gè)變送器負(fù)端要同時(shí)進(jìn)行接地動(dòng)作時(shí)，其開(kāi)關(guān)量信號(hào)的負(fù)端接地。而屏蔽接地也有著模擬信號(hào)屏蔽層的接地工作。

5 總結(jié)

綜上所述，在對(duì)220kV變電站應(yīng)用接地防雷措施的過(guò)程中，首先必須要與其所在區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行有效的結(jié)合，并采取針對(duì)性的降阻措施和比較合理的接地技術(shù)，避免變電站被電擊。而接地防雷技術(shù)還包含了大量各學(xué)科的知識(shí)，有著較強(qiáng)的綜合性和復(fù)雜性。所以在對(duì)220kV變電站的接地防雷技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就還要尊重要遵循其所具有的整體性、結(jié)構(gòu)性及層次性等原則和特征，保證220kV變電站能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行下去，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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