李　堅（國網(wǎng)霍邱縣供電公司，安徽霍邱237400）

35kV變電站防雷與接地研究

李堅（國網(wǎng)霍邱縣供電公司，安徽霍邱237400）

隨著社會進步，工業(yè)的發(fā)展對電力行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，電力企業(yè)的供電量已將無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，因此電力企業(yè)要不斷提升發(fā)電量，在原來標準上提高輸送電量的容量。由于我國是雷電頻發(fā)的國家，如果雷電侵入變電站系統(tǒng)中造成雷擊事故，將會產(chǎn)生很大的損失。本文主要分析雷電對35kV變電站的影響，淺談相應的接地保護措施。

雷電災害事故；接地設備；35kV變電站

引言

在受到雷電災害時，產(chǎn)生的強大雷電流會進入到電氣設備內，短時間內造成設備損壞，影響電網(wǎng)的正常運行，嚴重的甚至會發(fā)生安全事故。而35kV變電站作為維持電網(wǎng)正常運行的關鍵因素，為降低其受雷電災害的影響，需要結合實際情況建立完善的防雷接地系統(tǒng)。

1　防雷接地的重要性

我國的國土面積遼闊，橫跨范圍廣，所以不同地區(qū)的地質條件都存在很大的差異性。特別是沿海城市和南方地區(qū)。受所屬地理位置的影響，很多變電站經(jīng)常發(fā)生雷擊事故，給人們的日常生活和國家經(jīng)濟發(fā)展帶來很多不良的影響[1]。

2　雷電的主要入侵途徑

2.1由接地線侵入

變電站為了保障設備及現(xiàn)場的工作安全，會設置專門的避雷裝置，避雷針是變電站常見的避雷裝置，雷電強度較大時，雷電會沿著避雷針將電流釋放于大地，從而使得周圍形成喇叭形狀的電位分布。由于大地本身的電阻原因，將會在其周圍產(chǎn)生較大的雷過電壓，強度最高達幾十千伏，會嚴重損壞變電站的二次設備。

2.2有信號線侵入

當雷電由二次系統(tǒng)通信線侵入后，通信線中會出現(xiàn)過電流過電壓，電力設備附近雷云地放電感應出過電壓，電壓強度達1kV以上，由于電壓強度過大會使得二次設備接口和通信線接口擊壞長線驅動器接收器、調制解調器、光電隔離器和其他通信單元等，甚至會直接損害電路。

2.3由電源線侵入

架空電力線路為變電站二次回路電源的輸入，而在實際運行中架空線路容易受到感應雷和直擊雷的雷擊。由于電力線路電壓較高在受到直擊雷雷擊后會經(jīng)過變壓器的高壓側的電容耦合至低壓側，侵入變電站系統(tǒng)設備，致使系統(tǒng)設備整個損壞。

3　35kV變電站的防雷接地措施

雷擊一般可以分成直擊雷和感應雷兩種。感應雷通常也稱為二次雷。直擊雷直接作用在變電站電氣設備上時，形成強大的電流和較高的電壓。當強大的電流通過電氣設備時，會產(chǎn)生熱效應和機械效應，直接對電氣設備造成損害[2]。接地的主要作用是將帶有危害的電流導入大地，從而對電力設備起到保護作用。防雷接地系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)來說具有十分重要的意義。防雷接地系統(tǒng)可以有效地降低雷擊對變電站的損害。

3.1母線段的防雷措施

母線是35kV變電站的重要通路設備，其也可以起到對電能的傳送、分配、匯集功能。母線是變電站運行過程中最主要的電能傳送渠道，如果電路出現(xiàn)短路事故，母線就會承受較大的點動力與發(fā)熱效應。所以為了提升變電站運行的安全性，降低母線被雷擊的概率，應該為母線安裝避雷器[3]。為了有效保護母線的安全，還應該加裝PT，而對于避雷器的選擇，需要以35kV變電站實際運行狀態(tài)為依據(jù)，考慮被保護設備運行方法與絕緣情況，并分析當?shù)乩纂姎夂虬l(fā)生概率與影響范圍，然后選擇避雷、防雷設備形式。要保證設備完全處于避雷器的保護范圍內，還可以更具每組母線之間的不同電壓等級，為其安裝相應的避雷裝置，具體詳見圖1。

圖1　線路避雷設計

3.2進線段的防雷措施

從35kV變電站的角度出發(fā)，其主要采用兩種進線方式，分別是電力電纜進線與架空進行，因此在制定防雷保護措施的時候應該根據(jù)不同的進線方式采取相應的避雷措施。

（1）電力電纜進線。工作人員可以根據(jù)其電壓等級的不同，在電力電纜的出線側或進線側加裝避雷裝置，如果既可以避免電壓被雷電干擾，又可以有效防治在防雷過程中出現(xiàn)電壓過載現(xiàn)象。

（2）架空進線。工作人員需要在離變電站2km的距離處為線路加裝避雷裝置。對進線段進行防雷保護，其主要目的是對雷電侵入波陡度及雷電流幅值進行限制。路過線路之前沒有安裝過避雷器，可以在變電站2km處加裝避雷線。如果之前有避雷設施，則可將變電站2km外的一段設為保護段。

3.3安裝避雷針

所有措施的選擇均需要以實際情況為依據(jù)，提前對當?shù)乩纂姮F(xiàn)狀進行分析，收集雷暴數(shù)據(jù)，保證防雷方案具有較高的可行性[4]。避雷針也稱為引雷針，主要是把雷電引向自身，通過自身放電保護建筑物，避雷針高于被保護建筑物。一般情況下，會采用安裝避雷針的方式來進行防雷處理，而在選擇避雷針時，需要詳細計算避雷針保護范圍，確保所有待保護設備均在這個有效范圍內。一般稱避雷針的保護范圍為傘狀保護，避雷針在雷云的作用下，其頂端電場強度最大，所以吸引雷電流過來通過避雷針放電，之后通過引下線和接地體把雷電流泄入大地，保護建筑物安全。避雷針保護范圍的計算尤為重要，需要先確定設置的避雷針數(shù)量與高度，以其中一支避雷針為對象進行計算。

3.4直擊雷的防護措施

直擊雷直接作用在變電站電氣設備上時，形成強大的電流和較高的電壓。當強大的電流通過電氣設備時，會產(chǎn)生熱效應和機械效應，直接對電氣設備造成損害。為了盡量避免雷擊對變電站造成危害，可以通過相關的保護裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。對于變電站的主控室或是網(wǎng)絡控制室和室內配電裝備、主控樓，如有金屬結構或是屋頂是金屬材質時，應該將金屬部分和地相接，如果屋頂采用的是鋼筋混凝土結構，則要將鋼筋焊接成網(wǎng)并與地相接。

3.5接地保護措施

（1）選擇合適的接地網(wǎng)材料

在對35kV變電站進行接地設計時，需要保證接地網(wǎng)材料的合理性，保證接地電阻與入地電流均達到專業(yè)標準，并且要盡量延長接地網(wǎng)使用壽命。一般接地網(wǎng)使用壽命與地上設施設計使用年限相符合。所選接地網(wǎng)材料要具有較高的穩(wěn)定性，尤其是隨著外界環(huán)境的變化接地電阻值的變化，通常會選用熱鍍鋅鋼上的扁鐵和圓鋼。

（2）接地網(wǎng)設計

在設計接地網(wǎng)時，需要明確提高設備運行可靠性，以及確保人身安全的目的，要對變電站內所有電氣設備外殼進行接地處理。35kV變電站內所存電氣設備種類、數(shù)量眾多，且具有不同的作用，為了保證其進行統(tǒng)一設備接地，需要設置一個總接地裝置。對于部分存在接地困難的35kV變電站，可以選擇用絕緣臺進行電氣設備維護。其具體要求有3點：①有統(tǒng)一的接地網(wǎng)，采用單點接地的方式接地；②在變電站中應當以接地網(wǎng)為主，最優(yōu)選擇應該是閉合的環(huán)網(wǎng)；③建筑物地基上的鋼筋和自然金屬接地物應當與接地網(wǎng)聯(lián)成一體，具體詳見圖2。

圖2　接地避雷設計

（3）屏蔽接地

屏蔽電纜必須可靠接地，其中接地方式主要分為兩種：單端接地和雙端接地。①雙端接地。電纜雙端接地是為了改善接地電網(wǎng)的電位分布情況，采用等電位連接方式以控制屏蔽電纜兩接地端的電位差，以保證電纜的正常傳輸電能。其中在防護高頻雷電造成的對地電位的升高方面，單端接地效果較好，但是抗電磁干擾能力差。②單端接地。電纜連接被控設備的一段懸空，另一端接地。當雷擊大電流流入地面時，由于接地網(wǎng)的高阻抗性，電流衰減非?？?，這就使得屏蔽電纜接地點的感應電壓大大降低，電纜外層感應電壓在電纜芯線內部的感應電壓就大大降低，從而實現(xiàn)保護變電站的作用。

4　結語

35kV變電站在整個電力系中占據(jù)著非常重要的地位，而影響變電站正常運行的一個非常重要的因素是雷擊，要想有效地降低雷擊對變電站的不良影響，應明確35kV變電站安全運行的目的，確定防雷接地技術要點，遵循專業(yè)設計標準，做好各個環(huán)節(jié)的分析。確保所有參數(shù)的合理性，提高設計方案可操作性與有效性，降低雷電災害對電氣設備的影響。

[1]鄭天明.淺析變電站高壓線路防雷接地幾個方法[J].銅業(yè)工程，2012，03：64～65.

[2]徐 鵬，梁少華.可調間隙防雷裝置在35kV變電站防雷中的應用研究[J].高壓電器，2012，09：7～15.

[3]王 焰，宮 政，何 颶.武昌220kV變電站防雷接地技術的研究[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報，2013，01：36～39.

[4]王泉萍.35kV變電站防雷與接地技術及相關防護[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，18：112.

TM63

A

2095-2066（2016）31-0061-02

2016-10-10

李 堅（1976-），男，本科，主要從事變電維修工作。