陳旭東

摘 要：變電站作為電力機(jī)制的重要設(shè)施之一，它能夠有效地調(diào)節(jié)電力強(qiáng)度等其他電力參數(shù)，它的功能發(fā)揮水平在很大程度上會(huì)影響到電網(wǎng)運(yùn)作的平穩(wěn)度。倘若變電站受到雷擊的影響，那么就會(huì)導(dǎo)致其他有關(guān)的電氣設(shè)施遭到毀壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)當(dāng)?shù)貐^(qū)域大規(guī)模的停電，誘發(fā)一系列的危險(xiǎn)事故。所以，不管是從供電平穩(wěn)性還是從社會(huì)安全的角度出發(fā)，相關(guān)的工作人員都要越來(lái)越重視起防雷環(huán)節(jié)，嚴(yán)格秉持防雷接地設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，靈活地采取防雷接地技術(shù)，由此提高電變站的防雷水平，防止遭到雷擊的大面積損壞。對(duì)此，筆者將詳盡地闡述變電站的接地裝置設(shè)計(jì)以及防雷接地的技術(shù)，希望能夠給同行帶來(lái)一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：變電站;防雷接地;技術(shù)分析

1 導(dǎo)言

在現(xiàn)代社會(huì)中，無(wú)論是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還是千家萬(wàn)戶的日常生活，都與電力系統(tǒng)有密不可分的聯(lián)系。因此，可以將電力系統(tǒng)稱之為社會(huì)發(fā)展的核心內(nèi)容，如果電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)癱瘓，則很有可能使一個(gè)國(guó)家或者整個(gè)世界陷入黑暗之中，人類也無(wú)法正常的生存。電力系統(tǒng)中，變電站具有非常重要的作用，但是其也非常容易受到雷電的襲擊，一旦遭遇雷電的襲擊，不僅會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境帶來(lái)巨大的危害，所以必須要不斷地提升變電站的防雷水平。

2 雷電對(duì)變電站的危害

2.1雷的直擊和繞擊危害

天空的雷云攜帶與地表相反的電荷。雷云經(jīng)過(guò)變電站的避雷針或者其他地面突出物體上方的時(shí)候，突出物體的頂端電場(chǎng)會(huì)發(fā)生畸變。在閃電形成的過(guò)程中，從雷云底部電荷開(kāi)始逐漸向地面發(fā)展。當(dāng)距地面的高度不足100m時(shí)，突出物體頂部發(fā)生畸變電場(chǎng)的地方電荷開(kāi)始往上移動(dòng)。當(dāng)兩者電荷匯合，則標(biāo)志著閃電開(kāi)始進(jìn)入了主放電的階段。在安裝獨(dú)立避雷針后，避雷針附近將會(huì)有大量的散擊出現(xiàn)。同時(shí)也可能會(huì)出現(xiàn)直擊避雷針或?qū)μ幱诒芾揍槺Ｗo(hù)范圍內(nèi)的物體進(jìn)行繞擊。雷擊的主放電會(huì)釋放出巨大能量，雷電流通常為幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)安培[1]。在這種巨大能量沖擊下，會(huì)造成建筑物倒塌、電氣設(shè)備的損壞甚至引起大爆炸，造成人員傷亡。

2.2雷電侵入波危害

雷電通常是以直擊雷或者感應(yīng)雷的方式沿線路或管道等傳播途徑侵入變電站，造成變電站電氣設(shè)備的破壞。因?yàn)楣艿来嬖诜植茧娙莺碗姼校?dāng)管線的長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)造成雷電的傳輸速度降低。雷電波在經(jīng)過(guò)不同參數(shù)的材料時(shí)，會(huì)發(fā)生雷電波的折射和反射，波阻抗發(fā)生突變，造成電壓的突變，增加了變電站設(shè)備的危險(xiǎn)系數(shù)。

3 因雷擊導(dǎo)致電力系統(tǒng)跳閘的因素

輸電線路的絕緣能力比較差，所以一旦遭受到雷擊，會(huì)不可避免的出現(xiàn)跳閘的情況，要跳閘必須要滿足以下兩個(gè)條件：第一，出現(xiàn)了單相接地短路的情況，也就是指因?yàn)槊}絡(luò)形成了穩(wěn)定的工頻電弧，從而導(dǎo)致了跳閘現(xiàn)象;第二，輸電線路的絕緣能力比雷擊的閃電過(guò)電壓要低，從而引起跳閘，但是這種情況只會(huì)存在幾十微秒的時(shí)間，電力系統(tǒng)沒(méi)有時(shí)間完成跳閘，因此，主要分析第一個(gè)條件，影響第一個(gè)跳閘情況的因素主要有以下幾點(diǎn)：

3.1線路桿塔的接地電阻值比較高

在一般情況下，如果雷擊檔距中避雷線的時(shí)候，空氣的間隙之間并不會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)的現(xiàn)象，當(dāng)雷電的電流向桿塔的兩邊傳播的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的電暈，到達(dá)桿塔的時(shí)候，幅值就已經(jīng)下降了許多，這時(shí)候，如果電阻值沒(méi)有那么高，就不會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)的情況。但是如果雷擊導(dǎo)致反擊過(guò)電壓，并且接地電阻值比較高，就會(huì)容易發(fā)生閃絡(luò)的現(xiàn)象，出現(xiàn)相間短路，從而使得電力系統(tǒng)跳閘。

3.2消弧線圈設(shè)置不準(zhǔn)確

如果沒(méi)有將消弧線圈設(shè)置準(zhǔn)確，輸電線路就會(huì)出現(xiàn)短路的情況，那么消弧線圈就不能夠給予足夠的補(bǔ)償，從而導(dǎo)致跳閘。

4 變電站接地裝置設(shè)計(jì)

變電站接地技術(shù)是避雷技術(shù)之中的一項(xiàng)關(guān)鍵構(gòu)成部分，相關(guān)的工作人員利用接地裝置，就能夠有效地將雷電生成的雷擊電流轉(zhuǎn)移至地面，進(jìn)而避免電力或電子等設(shè)施遇到雷擊威脅，達(dá)到維護(hù)建筑物以及設(shè)施的目標(biāo)。

4.1變電站接地設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則

變電站的接地網(wǎng)通常就是指那些適用于變電站防雷維護(hù)及交直流運(yùn)作的常見(jiàn)設(shè)施，它們可以有效地推動(dòng)電力機(jī)制的安全運(yùn)作。相關(guān)的工作人員在設(shè)計(jì)變電站接地網(wǎng)的過(guò)程中，務(wù)必要遵循如下幾點(diǎn)準(zhǔn)則，具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)接地網(wǎng)，需要利用自然金屬接地物以及建筑物地基中的鋼筋予以連續(xù)搭載，同時(shí)還需要利用自然接地物作為基本條件，再輔之利用人工地體。不僅如此，相關(guān)的工作人員需要盡可能地搭載成閉合式的圓環(huán)形狀，采用統(tǒng)一的接地網(wǎng)以及一點(diǎn)接地手段予以接地。

4.2變電站的接地電阻要求

按照我國(guó)發(fā)布的《交流電氣裝置的接地要求》，相關(guān)的工作人員需要確保變電站內(nèi)的接地裝置達(dá)到如下幾點(diǎn)條件，如R≤2000/I。在此之中，R的單位為Ω，這代表了在季節(jié)浮動(dòng)最大化的基礎(chǔ)上接地電阻的最大值。I的單位是A，這代表了經(jīng)過(guò)接地設(shè)施的入地短路電流量。在變電站運(yùn)作的過(guò)程中，一旦遇到電壓母線事故，這些電流量就會(huì)逐步上升，這樣就很難達(dá)到R≤2000/I的既定標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前所推行的接地標(biāo)準(zhǔn)之中，其接地電阻取值放寬到5Ω。不過(guò)放寬接地電阻的實(shí)際取值存在約束性，而不是全部的電阻都能夠采取5Ω的標(biāo)準(zhǔn)。如果要放寬電阻取值，那么就需要在防止轉(zhuǎn)移電位受到威脅的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用多方面的隔離手段。從短路電流非周期性分量影響的角度進(jìn)行考量，倘若接地網(wǎng)電位出現(xiàn)了逐漸上升的態(tài)勢(shì)，那么3～10kV的避雷器就不會(huì)出現(xiàn)變化，即使出現(xiàn)了變化也不會(huì)引發(fā)損害，此時(shí)，需要利用勻壓處置的方法，同時(shí)判斷接觸、跨步電位差有沒(méi)有達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)，在項(xiàng)目完工之后，還需要評(píng)測(cè)、制作電位分步的曲線。

4.3合理測(cè)量變電站的接地電阻

判斷接地網(wǎng)有無(wú)達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)，就要求相關(guān)的工作人員利用接地網(wǎng)的電阻取值予以評(píng)判。同時(shí)，測(cè)量所得的接地網(wǎng)電阻大小很大程度上會(huì)受到測(cè)量方式以及設(shè)施的影響，通常采取電流電壓測(cè)量的手段去評(píng)測(cè)地網(wǎng)的實(shí)際電阻。然后利用三角形由置的手段布局接地棒以及輔助接地體，此時(shí)輔助接地體的接地電阻不可以大于10Ω。通過(guò)接地設(shè)施的電流量也不可以低于30A，電源電壓使用65～220V的交流電壓，在電壓比較小的時(shí)候予以測(cè)量較為合適。致力于減小云支路的分流效用，相關(guān)的工作人員在選取電壓表的時(shí)候，可以優(yōu)先選擇高內(nèi)阻表計(jì)。

5 變電站的防雷技術(shù)應(yīng)用分析

5.1合理防止雷電電流

針對(duì)微機(jī)維護(hù)的調(diào)控設(shè)施，在選擇電力機(jī)制的通信線路的過(guò)程中，要求選用具備屏蔽層的電纜設(shè)施，同時(shí)還需要盡最大限度地獨(dú)立裝配強(qiáng)電導(dǎo)線，確保電纜的屏蔽層接地始終維持在一個(gè)位置。在變電站內(nèi)，電力設(shè)施不但包括模擬電路，同時(shí)還包括了數(shù)字電路，因此，這些設(shè)施都需要隔離開(kāi)來(lái)。如果二者不分離，就很容易受到各自的影響，甚至還會(huì)對(duì)設(shè)施有所損害。

5.2安裝浪涌的二次保護(hù)器

變電站閉合操作、靜電放電問(wèn)題以及由于閃電放電問(wèn)題引發(fā)的過(guò)電壓，很容易給電力設(shè)施帶來(lái)嚴(yán)重的損害，加快了它們老化的速度。針對(duì)浪涌問(wèn)題的保護(hù)手段，相關(guān)的工作人員通常就會(huì)在變電站機(jī)制中增加安置浪涌二次保護(hù)器。該設(shè)施就是利用同等電位的機(jī)理，在第一時(shí)間將浪涌電流轉(zhuǎn)移至接地系統(tǒng)中。如果機(jī)制的過(guò)電壓?jiǎn)栴}出現(xiàn)，高電壓將會(huì)逐漸遏制住電子二極管成為電子元件動(dòng)作，而且還會(huì)逐漸釋放出顯著的雷電電流，同時(shí)將導(dǎo)出的電壓鉗位調(diào)控在截止電壓內(nèi)，進(jìn)而高效地避免過(guò)電壓對(duì)電力設(shè)施帶來(lái)的不利影響。

5.3安裝變電站接閃器

在變電站面臨雷擊威脅的時(shí)候，此時(shí)的防雷系統(tǒng)就能夠采用直接攔截的方式，將雷電電流逐漸地轉(zhuǎn)移至接地網(wǎng)。接閃器包括兩種類別，即避雷針與避雷線。部分規(guī)模較小的變電站，會(huì)采用避雷針作為主要的接閃器，而部分規(guī)模較大的變電站，則會(huì)在變電站的結(jié)構(gòu)中同時(shí)采用避雷針、避雷線作為它的接閃器。

5.4安裝變電站的避雷器

通常來(lái)說(shuō)，避雷器，如圖1所示?？梢杂行У貙⒛切┣秩氲阶冸娬局械睦纂婋娏鳎瑴p少到電器設(shè)施可控的絕緣強(qiáng)度內(nèi)?，F(xiàn)如今，在選取變電站避雷器的過(guò)程中，許多的工作人員會(huì)優(yōu)先選取金屬氧化物的避雷器，有時(shí)還在此基礎(chǔ)上，在電氣設(shè)施內(nèi)增加空氣間隙。

圖1? 避雷器

5.5科學(xué)布局避雷設(shè)施的裝配方位

當(dāng)前來(lái)說(shuō)，許多一體化的微機(jī)二次保護(hù)設(shè)施都被安置于高壓室中的配電閉合柜上，其中的諸多電力評(píng)測(cè)訊息都需要通過(guò)高壓配電室轉(zhuǎn)移至主控臺(tái)中，然后采取MS-525等接口的形式和通訊管控裝置進(jìn)行連接。所以，通信電纜極易遭到源自閉合誤執(zhí)行、電力承載波動(dòng)以及強(qiáng)電電纜所帶來(lái)的磁場(chǎng)影響，這些顯著的磁場(chǎng)影響又會(huì)進(jìn)一步提升電力評(píng)測(cè)信息的誤碼比重，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致MS-525等數(shù)據(jù)接口出現(xiàn)毀壞。不僅如此，在溫度較高的季節(jié)，因?yàn)楦邏菏抑械臍鉁剌^高，微機(jī)二次保護(hù)設(shè)施內(nèi)部就會(huì)因?yàn)槭軣徇^(guò)高而產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲污染，相關(guān)的工作人員需要對(duì)此問(wèn)題予以重視。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)如今，提高變電站的防雷水平是確保電力機(jī)制順利運(yùn)作的條件一致，同時(shí)也是提升社會(huì)供電能力的重要手段，在很大程度上能夠維持社會(huì)的運(yùn)作秩序及穩(wěn)定性。針對(duì)不同區(qū)域的電力設(shè)施裝置，相關(guān)的工作人員需要采用等電位的搭載及裝配電源防雷設(shè)施，選取有關(guān)于浪涌電壓的保護(hù)手段，由此才能夠確保處在不同區(qū)域的電力設(shè)施裝置的防雷功能可以有效發(fā)揮。同時(shí)，相關(guān)的工作人員還需要針對(duì)變電站所面臨的不同雷擊問(wèn)題，然后綜合變電站本身的架構(gòu)及運(yùn)作屬性，靈活地利用防雷設(shè)施，合理設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)，采用針對(duì)性的防雷接地技術(shù)提升變電站運(yùn)作的平穩(wěn)性及高效性。不僅如此，伴隨變電站建設(shè)水平的逐漸提高，此時(shí)也需要逐步地提高防雷接地技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

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