黃志慶

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司安溪縣供電公司，福建 泉州 362400）

1 220 kV 變電站防雷發(fā)展現(xiàn)狀

由于很多電力工作人員對(duì)雷電缺乏認(rèn)識(shí)，防雷意識(shí)普遍不強(qiáng)，造成雷擊跳閘事故頻頻發(fā)生。但是，隨著變電站防雷知識(shí)的普及，人們漸漸意識(shí)到變電站防雷的重要性，并主動(dòng)思考如何提高變電站防雷水平。

傳統(tǒng)的防雷技術(shù)主要是利用避雷針等設(shè)備將雷電引入自身而避免電力設(shè)備遭受雷擊，在一定程度上能起到防雷作用，但是在引雷過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流具有不確定性，電力設(shè)備依然存在遭受雷擊可能。所以，要積極發(fā)展完善防雷技術(shù)，從而有效提高變電站防雷水平[1]。

2 220 kV 變電站防雷接地設(shè)計(jì)原則

220 kV 變電站各級(jí)母線(xiàn)出現(xiàn)接地故障時(shí)，接地點(diǎn)的電流會(huì)變得非常大，電壓會(huì)變?yōu)榱悖藭r(shí)，接地點(diǎn)的接地電阻無(wú)法滿(mǎn)足大接地短路電流的電力設(shè)備的接地電阻要求，為此，對(duì)接地電阻的限制規(guī)定也作出了相應(yīng)的調(diào)整，從原來(lái)的0.5 Ω放寬為5 Ω，同時(shí)220 kV 變電站必須結(jié)合其他防雷技術(shù)，以確保220 kV 變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為做好220 kV 變電站接地工作，在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分遵循以下原則：①在接地體選擇上，應(yīng)首選建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)的鋼骨架、引水管、閘門(mén)等本身具有較低的接地電阻的接地體；②在設(shè)計(jì)變電站接地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)充分利用自然接地體與主網(wǎng)相連，以達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻的目的；③確保接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)成環(huán)，中間沒(méi)有斷開(kāi)點(diǎn)。

3 防雷接地裝置

防雷接地裝置能減少接地電阻，從而降低雷電流通過(guò)避雷針（線(xiàn)）或避雷器時(shí)在它們身上產(chǎn)生的過(guò)電壓，從而保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和人員人身安全[2]?？紤]到大氣過(guò)電壓主要有直接雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓、侵入波過(guò)電壓三種形式，工程上采用不同防雷工具。一般采用避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)等防護(hù)措施來(lái)應(yīng)對(duì)直接雷過(guò)電壓，采用避雷器防止沿線(xiàn)侵入變電站的雷電侵入波對(duì)電氣設(shè)備造成破壞，把雷電侵入波限制在避雷器殘壓值范圍內(nèi)，從而使變壓器與其他電氣設(shè)備免受過(guò)電壓危害。

接地是防雷的基礎(chǔ)，常用的接地裝置主要是由扁鋼、圓鋼、角鋼或鋼管組成，埋于地下0.5～1 m。工程上常用的接地體主要有水平接地體和垂直接地體兩種，水平接地體多用扁鋼，寬度一般為20～40 mm，厚度不小于4 mm 或者用直徑不小于6 mm 的圓鋼，而垂直接地體一般多用角鋼或鋼管，長(zhǎng)度約取2.5 m。日常應(yīng)做好接地體的防腐蝕措施工作，避免接地體因腐蝕而使得接地電阻變大，接地體其他指標(biāo)如表1 所示。

表1 接地體指標(biāo)要求

4 220 kV 變電站防雷接地設(shè)計(jì)與研究

4.1 變電站基本情況

4.1.1 變電站防雷接地設(shè)計(jì)的目的

變電站建設(shè)地理位置的特殊性決定了其不可避免地經(jīng)常受到雷擊，所以在變電站建設(shè)之初應(yīng)充分考慮防雷舉措，使變電站免受雷擊。還要做好變電站接地系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，減小接地電阻，降低過(guò)電壓，從而更好地保護(hù)人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全。

4.1.2 變電站的規(guī)模

安溪電網(wǎng)水電資源較為豐富，但小水電大部分為徑流式電站。還有藍(lán)田水庫(kù)水力發(fā)電廠(chǎng)25 MW、百瀨水庫(kù)水力發(fā)電廠(chǎng)60 MW，截至2021-03，安溪電網(wǎng)現(xiàn)有220 kV 變電站4座，110 kV 變電站18 座。本期在建的220 kV 竹園變電站容量為2×180 MVA，遠(yuǎn)期（2023 年）1×180 MVA，變電站內(nèi)留有3 臺(tái)主變位置。本期新建的220 kV 鶴前變電站容量為2×180 MVA，遠(yuǎn)期（2025 年）1×180 MVA，變電站內(nèi)預(yù)備3 臺(tái)主變位置。

4.2 變電站防雷保護(hù)措施

4.2.1 變電站對(duì)直擊雷的防護(hù)

當(dāng)雷云直接擊中變電站設(shè)備時(shí)，強(qiáng)大的雷電流流過(guò)該設(shè)備然后泄入大地，在該設(shè)備上將產(chǎn)生很高的壓降，并將這種壓降稱(chēng)之為直接雷過(guò)電壓。直接雷對(duì)電力設(shè)備危害性極大，變電站有必要采取直擊雷防護(hù)措施。變電站常用的直擊雷防護(hù)措施主要有以下幾種：①在室外通過(guò)安裝獨(dú)立避雷針或在構(gòu)架上方安裝避雷針來(lái)防止直擊雷，主要是利用尖端放電原理，使其保護(hù)范圍內(nèi)所有電氣設(shè)備或建筑物免遭直擊雷的破壞，為了避免泄地的雷電流發(fā)生反擊現(xiàn)象，應(yīng)遠(yuǎn)離變電站設(shè)置避雷針接地引線(xiàn)；②在保護(hù)小室、主控樓等建筑物上安裝避雷帶或避雷網(wǎng)，沿建筑物屋頂四周易受雷擊部位明設(shè)防雷保護(hù)用的避雷帶，在屋頂上部明裝避雷網(wǎng)，沿外墻裝引下線(xiàn)接到接地裝置上。

4.2.2 變電站對(duì)雷電侵入波的防護(hù)

變電站主要采用避雷器來(lái)防護(hù)雷電侵入波，避雷器主要是由主間隙、輔助間隙、針式絕緣子、安裝用橫擔(dān)組成。當(dāng)雷電波侵入時(shí)，避雷器間隙首先被擊穿放電，使工作線(xiàn)路接地，避免了被保護(hù)設(shè)備上電壓升高，從而起到保護(hù)電力設(shè)備的作用。雖然避雷器在一定程度上能對(duì)雷電侵入波起到防護(hù)作用，但是，一方面避雷器保護(hù)間隙的熄弧能力較差，不能可靠熄弧，有可能引起斷路器跳閘；另一方面，避雷器間隙動(dòng)作后，工作線(xiàn)路直接接地會(huì)形成“截波”，危及到設(shè)備的縱絕緣。

4.3 變電站降低接地電阻的措施

4.3.1 加大接地尺寸

通過(guò)增大接地體的尺寸達(dá)到減少接地電阻的目的，這種方法只適用于一些簡(jiǎn)單接地體和輸電線(xiàn)路桿塔的接地裝置。變電所會(huì)受到場(chǎng)地的限制、資金的限制導(dǎo)致無(wú)法實(shí)施開(kāi)展，所以暫時(shí)難以在變電站受到廣泛推廣應(yīng)用。

4.3.2 利用自然接地體

善于尋找挖掘變電站資源，充分利用變電站建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)的鋼骨架這類(lèi)自然接地體，因?yàn)樗鼈儽旧硪呀?jīng)具有較低的接地電阻。在設(shè)計(jì)變電站接地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)充分考慮利用這些自然接地體與主網(wǎng)相連，以達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻的目的。這種降阻方法好實(shí)現(xiàn)且具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

4.3.3 引外接地

如果變電站內(nèi)沒(méi)有好的自然接地體可以利用，工程上有時(shí)也采用引外接地的方法來(lái)降低接地電阻。該方法就是將變電站的主接地網(wǎng)與區(qū)域以外某一低土壤電阻率區(qū)域敷設(shè)的輔助極相連，從而達(dá)到降低整個(gè)接地系統(tǒng)接地電阻的目的，不過(guò)，工程勘察設(shè)計(jì)專(zhuān)家一般都是首選自然接地體。

4.3.4 換土

對(duì)于某些位于高土壤電阻率地區(qū)的變電站的接地網(wǎng)，如果采取其他的方法難以降低接地電阻，這時(shí)可以考慮換土的方法。該方法是將變電站內(nèi)電阻率高的土壤替換成從其他地方運(yùn)輸過(guò)來(lái)的電阻率低的土壤，以獲得較低的接地電阻。

4.3.5 采用降阻劑

通過(guò)在變電站接地體周?chē)耐寥乐屑尤虢底鑴?，改善土壤的?dǎo)電性能，從而降低變電站接地裝置的接地電阻。該方法雖然見(jiàn)效快，但是降阻劑維持時(shí)間短，無(wú)法達(dá)到永久降阻的目的，同時(shí)對(duì)變電站接地體有一定程度的腐蝕作用，會(huì)縮短接地裝置的使用壽命，增加后期接地裝置的維護(hù)成本。

5 220 kV 變電站防雷接地注意事項(xiàng)

只有了解了雷電活動(dòng)規(guī)律以及掌握了有關(guān)防雷規(guī)范和技術(shù)規(guī)定，才能做到科學(xué)防雷。首先，在220 kV 變電站內(nèi)，應(yīng)盡可能地多布置些不同種類(lèi)的防雷裝置，比如避雷針、避雷器、避雷帶、避雷網(wǎng)等，通過(guò)不同防雷裝置全方位覆蓋，使變電站防雷范圍更廣，從而保證防雷更可靠。其次，充分利用現(xiàn)有資源，在節(jié)省資源和成本的情況下保證變電站防雷效果，如利用自然接地體既安全有效又能降低施工成本。最后，學(xué)習(xí)掌握防雷裝置地安裝及維護(hù)工作，定期開(kāi)展防雷裝置檢查維護(hù)，測(cè)量接地體的接地電阻，發(fā)現(xiàn)接地電阻不合格時(shí)及時(shí)進(jìn)行更換，從而保護(hù)人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全。

6 總結(jié)

綜上所述，要想保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，各變電站一定要不遺余力地采取防雷接地手段，加強(qiáng)防雷設(shè)施檢查和維護(hù)，降低雷電危害，保證電網(wǎng)安全。