220kV升壓站接地技術研究

王冉冉

摘要：升壓站接地網是風電場廠內非常關鍵的部分，其對于提升電力系統運行安全性、穩(wěn)定性、經濟性方面存在著直接的影響。本文考慮到風電場廠內土壤電阻率高、接地電阻較低的情況，進行全面的現場勘查，總結出有效的應對措施。

關鍵詞：升壓站;接地網;接地電阻;安全;穩(wěn)定

風電場的升壓站是風電站電能匯集的中心位置，對于提高電能輸送的穩(wěn)定性存在著重要的影響。而風電場通常來說，都是安裝到位置相對較高的山坡山頂的位置上，土壤電阻比較高，極易受到雷擊的危害。在有非常大的雷電流進入到用風電場時，會造成地表電位短時間內快速升高，雷電入地電流的沖擊暫態(tài)時會給站內變壓器等設備、人員造成非常大的傷害與影響，甚至危及人們的生命安全，所以風電場升壓站應該設置必要的防雷接地設施，確保風電場可以安全、穩(wěn)定的運行。

下面以某風電場220kV升壓站為案例進行分析，了解當前防雷接地的問題，考慮到現場情況，總結出改進的措施。

1風電場220kV升壓站簡介

某風電場裝機規(guī)模為40MW（單機容量2MW機組20臺），其220kV升壓站位于風機附近地勢較為開闊山頂處，根據運行的要求設有電力變壓器、GIS、無功補償等設備。根據地勘報告計算得出，該升壓站土壤電阻率為776.7Ω·m，并且雷電發(fā)生率比較高，受到雷擊的概率是很大的，只要是出現雷擊的事故問題，就會給內部設備、人員造成非常嚴重的傷害。

當前的升壓站在GIS架構一側設置有高度為35m的避雷針，具體可見圖1，GIS架構高度尺寸為13m，設置到高壓側220kV出線端，和其他主要設備的設置間距控制在5m以內。

升壓站的設備安裝位置以及具體的接地電阻數據進行調查和分析，了解避雷針在直擊雷防護中有些問題和不足，總結出具體的應對措施，以保證升壓站運行的安全性。

2升壓站防雷接地存在的問題

2.1避雷針的架設不符合規(guī)程的規(guī)定

按照我國的DL/T620—1997標準要求，發(fā)現土壤電阻率為776.7Ω·m，超出規(guī)定標準的限值350Ω·m，沒有達到設計標準要求。因為升壓站土壤電阻率較高，只要有避雷針中過大的雷電流進入到大地中，就會造成和升壓站接地網連接的桿塔、變壓器等設備中的電流會短時間內升高，高電位的出現直接導致線路、設備出現損壞的問題，設備安全性無法保證。

2.2避雷針與變壓器、二次電纜溝距離太小

我國的國家標準中，規(guī)定避雷針與地網連接的起點位置，沿著接地線到主變壓器和接地網位置上距離應該在15m以上。在本次檢測中，發(fā)現兩者距離只有11.3m，可見圖2所示，完全沒有達到標準和要求，所以容易導致變壓器的損壞，引發(fā)電力事故。

3改造措施

3.1拆除避雷針更換為避雷線裝置

經過上文的分析可以發(fā)現，該避雷針的架設沒有達到安全性的要求，所以容易給電力設備、二次電纜產生損害和影響，也會導致安全事故的發(fā)生，因此，需要拆除該結構。進行現場地形條件的勘察分析可以發(fā)現，升壓站的東西兩側分別有高度為5m左右的土坡，在該土坡上分別設置一根高度為15m的水泥桿，兩根桿之間設置一條長度為105m的避雷線，其下部設置有二次電纜溝和變壓器、電抗器等設備，可見圖3所示。分析水泥桿埋設深度尺寸為2m，避雷線中點弧錘的高度為2m，所以避雷線和地面的最近距離為16m，計算之后發(fā)現，避雷線能夠有效的保護電力設備、二次點電纜溝，達到安全性的要求。

由于避雷針要比避雷線更加容易引起雷云和大地間電場畸變，所以設置避雷線裝置可以降低雷擊的發(fā)生概率，保障雷擊不會產生嚴重傷害，確保設備、人員的安全性。避雷線兩側接地線直接通過水泥桿和大地連接，同時和升壓站主電網連接，且保證避雷線的接地點與變壓器電力設備、二次纜溝有超過15m的距離，保證運行安全性。

3.2施加降阻劑改善接地參數，優(yōu)化沖擊接地電阻

分析該升壓站內保水性差、易干燥的特性，二次電纜溝與變壓器等周邊設置中，采用GPF-94高效膨潤土降阻劑可以降低接地電阻，這種材料有著非常高的保水性與耐腐蝕性。在電力設備與電纜溝之間，開挖出圖4中的溝槽，首先需要在底部鋪設一層電阻率小的細土制作墊層結構，然后鋪設一般降阻粉，并且把水平接地體直接鋪設到降阻粉上，再把接地體連接位置焊接連接，然后另外一般降阻粉鋪設到接地體表面，加水充分的攪拌處理，在上層填充且夯實處理。

接地體周邊的位置上加入降阻劑之后，因為其保水性、耐腐蝕性的效果非常好，一方面可以增加接地體的有效運行的截面積，保證其均壓的效果得到根本性的改善，避免跨步電壓與設備接觸電壓的影響，也能夠避免雷電流損壞設備，保障工作人員的生命安全;另一方面，接地體的徑向尺寸有了很大的增加，且可以保證接地體的電壓抖度減小，促進接地體的有效導電體面積增加，促進容性效應，促進沖擊電位的增大，減小沖擊接地電阻的影響，實現沖擊電位的優(yōu)化和改進，避免在防雷設備動作時，接地電位升高而影響電力設備的安全性。

3.3外引方形輔助接地網和風機電網連接

經過現場分析發(fā)現，升壓站北部10m間距上有孔底，可以做為外延輔助地網進行設置，檢測確定土壤電阻率為800Ω·m，雖然比較高，但是接地網面積有55600m2，形成了完善的接地網系統，降低升壓站接地電阻，保證系統運行安全性。

4結語

結合目前的升壓站變壓器門架上避雷針設置的防護直擊雷方面的問題，選擇合理的應對措施，有效的降低升壓站中變壓器等設備接地點沖擊電壓，避免雷電流給設備產生嚴重的損害影響，切實提升升壓站中人員與設備運行的安全性，這種方式可以有效的實現沖擊電阻的優(yōu)化設置，減小沖擊電阻的影響，讓雷電流快速通入到大地內。在具體的應用環(huán)節(jié)，土壤電阻率較大的風電場升壓站可以根據該方案進行優(yōu)化，提高防雷的效果和質量。

參考文獻：

[1]王磊，閆帥.軍糧城220kV變電站接地技術研究[J].北京電力高等?？茖W校學報（自然科學版），2017，028（001）：48-48.

[2]李建中.220kV變電站防雷接地設計探討[J].工程技術：引文版，2016，000（006）：09-09.

[3]鄭敏聰，吳劍鳴.220kV火龍崗變電站接地網防蝕保護技術的研究與應用[J].電力設備，2017，8（002）：61-63.