關(guān)于變電站防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究

馬成龍

摘要：為落實(shí)國網(wǎng)公司變電站模塊化建設(shè)工作要求的相關(guān)部署，太原供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所對2020-2021年太原地區(qū)裝配式變電站施工質(zhì)檢過程進(jìn)行多次調(diào)研和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)裝配式變電站施工過程中避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率較低，返工現(xiàn)象較多，需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)施工，提高工程質(zhì)檢合格率。因此，本文針對影響變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率的因素開展全面分析，歸納總結(jié)已實(shí)施工程案例，提出研制專用避雷固定件和采用避雷設(shè)備檢修三用接地箱的方法，有效提高了裝配式變電站質(zhì)檢合格水平。

關(guān)鍵詞：變電站;防雷接地;設(shè)計(jì);

對2019-2020年太原地區(qū)裝配式變電站施工質(zhì)檢過程展開調(diào)研，發(fā)現(xiàn)裝配式變電站施工過程中避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率較低，返工現(xiàn)象較多，受檢查的2020年10月-2021年10月裝配式變電站避雷設(shè)施質(zhì)檢情況中，避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率均未超過90%，平均一次質(zhì)檢合格率僅為80.90%。亟需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)施工，提高工程質(zhì)檢合格率。

一.避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率偏低原因分析

以2019年10月～2020年10月工程為樣本期，對造成影響裝配式變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率各因素進(jìn)行調(diào)查分析，問題次數(shù)統(tǒng)計(jì)如下：安裝工藝缺陷75次，占比76.53%;材料缺陷7次，占比7.14%;防腐措施缺陷7次，占比7.14%;施工漏項(xiàng)6次，占比6.12%;其他原因3次，占比3.07%。通過調(diào)查、統(tǒng)計(jì)可以看出，安裝工藝缺陷是主要癥結(jié)。

因此對造成安裝工藝缺陷的影響因素進(jìn)行調(diào)查分析，其中導(dǎo)通測試缺陷占比81.33%，固定支持件松動(dòng)占比6.7%，焊接施工缺陷占比5.33%，安裝間距偏差大占比5%，其他因素占比2.67%。通過調(diào)查、統(tǒng)計(jì)可以看出，導(dǎo)通測試缺陷是癥結(jié)所在，導(dǎo)通測試缺陷的原因主要分為支持件與鋼構(gòu)件無隔斷和斷線卡箱功能缺失，其中支持件與鋼構(gòu)件無隔斷占不合格總數(shù)的32%，斷線卡箱功能缺失占不合格總數(shù)的25%。

二.提高避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率方法研究

針對原因一“支持件與鋼構(gòu)件無隔斷”，對比常用的兩種方案。一是長條底座型避雷帶固定支持件，絕緣合格率低，混凝土用量大，可與裝配式變電站一體化澆筑;二是避雷墩型避雷帶固定支持件，絕緣合格率較高，混凝土用量少，固定性差，不適合裝配式變電站屋頂使用，存在影響站內(nèi)設(shè)備安全的隱患。常用方案的現(xiàn)場驗(yàn)證效果適用性較差，借鑒現(xiàn)有避雷墩思路，規(guī)避避雷墩固定性差，提出研制變電站避雷固定件作為對策。根據(jù)“變電站避雷固定件”的設(shè)計(jì)思路，制作了相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖，如下所示：

說明：1-屋頂避雷帶，2-地腳螺栓，3-專用避雷墩。

按照實(shí)施計(jì)劃，制作完成變電站避雷固定件，并對實(shí)施效果進(jìn)行檢查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)變電站避雷固定件能夠更高效、更快捷完成避雷帶安裝工作，節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，固定安裝效果得到了顯著的提升。通過收集現(xiàn)場運(yùn)維人員經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)，制定了《變電站避雷固定件說明書》：地腳螺栓選用M24型;混凝土選用C30素混凝土;在鋼結(jié)構(gòu)主體安裝階段預(yù)埋地腳螺栓。

針對要因二“斷線卡箱缺乏絕緣”，對比常用的兩種方案。一是傳統(tǒng)斷線卡，成本較小，操作難度低，絕緣性能差，且不能隨意控制接地避雷線間的開合，適用于傳統(tǒng)混凝土工藝變電站，應(yīng)用于裝配式變電站絕緣性能差;二是采用PVC斷線箱，成本較小，操作難度低，絕緣性較好，使用壽命短，不能與變電站同壽命周期，且后期更換較為復(fù)雜。常用方案的現(xiàn)場驗(yàn)證效果適用性較差，借鑒現(xiàn)有現(xiàn)有兩種方案，結(jié)合裝配式變電站的運(yùn)行實(shí)際，以及方案的功能效果和實(shí)施成本決定采用避雷設(shè)備檢修三用接地箱作為對策。根據(jù)“避雷設(shè)備檢修三用接地箱”的設(shè)計(jì)思路，制作了相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖，如下所示：

說明：1—接線板;2—避雷線柱;3—換接片;4—接地網(wǎng)線柱;5—檢修接地柱;6—警示燈;7—設(shè)備地線;8—接地網(wǎng);9—行程開關(guān);10—接地柜;11—手扳套。

照圖制作完成了避雷設(shè)備檢修三用接地網(wǎng)，并經(jīng)專家驗(yàn)證其可靠性和適用性;并對實(shí)施效果進(jìn)行檢查，合格率達(dá)到90.81%。通過收集現(xiàn)場運(yùn)維人員經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)，制定《避雷設(shè)備檢修三用接地箱操作說明書》：選用復(fù)合型絕緣子;檢修接地柱選用銅質(zhì)材料;墻板安裝前應(yīng)預(yù)留接地箱位置;避雷設(shè)備檢修三用接地箱適用于室內(nèi)安裝。

三.效果檢查

對2019年10月-2020年10月裝配式變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，改進(jìn)前（2019年10月—2019年12月），平均合格率80.90%，改進(jìn)中（2020年1月—2019年5月），平均合格率86.46%，鞏固期（2020年6月—2020年10月），平均合格率92.69%。通過以上數(shù)據(jù)可知，活動(dòng)期間裝配式變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率穩(wěn)步提高，鞏固期內(nèi)裝配式變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率均保持在目標(biāo)值92%以上，說明對策起到了積極的效果。

結(jié)語

近兩年通過文中所述方法，太原地區(qū)220kV及以裝配式變電站避雷設(shè)施一次質(zhì)檢合格率顯著提高，提高了裝配式變電站質(zhì)檢合格水平。在此過程中，提出差專用避雷固定件和檢修三用接地箱的設(shè)計(jì)和施工方法，今后計(jì)劃將這種設(shè)計(jì)與施工方法推廣到整個(gè)變電站的設(shè)計(jì)中，提高質(zhì)檢合格水平，助力電網(wǎng)發(fā)展。