淺談變電站防雷接地技術(shù)

張強(qiáng)

（遼寧大唐國際錦州熱電有限責(zé)任公司，遼寧 錦州121000）

淺談變電站防雷接地技術(shù)

張強(qiáng)

（遼寧大唐國際錦州熱電有限責(zé)任公司，遼寧 錦州121000）

變電站接地技術(shù)是用來防止電力設(shè)備和電子設(shè)備遭到雷擊從而采取基礎(chǔ)性的保護(hù)措施，其目的是把由雷電產(chǎn)生的巨大雷擊電流引導(dǎo)到大地中，進(jìn)而起到保護(hù)變電站的作用。本文主要分析了在雷擊發(fā)生的時候，變電站的電氣設(shè)備有可能受到的干擾以及損害程度，并且提出了變電站在設(shè)計(jì)是應(yīng)該采取的防雷保護(hù)的措施和接地方法。

變電站；防雷；接地

0 引言

雷電的保護(hù)措施包括以下三個部分：直擊雷的防護(hù)、側(cè)擊雷的防護(hù)和感應(yīng)雷的防護(hù)。防雷工程的一個方面是接地和引入到地下線路的基本布線工程，整個防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取決于這一點(diǎn)，所以，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真地研究變電站中電力設(shè)備和電子設(shè)備的接地效果，它是保障，電力設(shè)備的安全、操作人員的安全以及設(shè)備正常工作運(yùn)行的必要部分?？梢赃@樣說，只要是和電網(wǎng)相連的儀器和設(shè)備都必須接地；只要有電力需要的地方，就會是接地工程需要配置的地方。

變電站接地技術(shù)是用來防止電力設(shè)備和電子設(shè)備，遭到雷擊而采取的基礎(chǔ)性的保護(hù)措施，他的目的是把由雷電產(chǎn)生的巨大的雷擊電流引入到大地中，進(jìn)而起到保護(hù)變電站的作用。同時，變電站接地技術(shù)也是保護(hù)我們?nèi)松戆踩囊环N十分有效的手段，如果由于某種原因而引起的相線和設(shè)備外殼相接觸的時候，電力設(shè)備的外殼將會有非常危險的電壓產(chǎn)生，此時，故障產(chǎn)生的電流將會流經(jīng)接地保護(hù)裝置達(dá)到大地，進(jìn)而起到保護(hù)的作用。

1 變電站的防雷和抗干擾措施

1.1 正確屏蔽雷電電流

對于微機(jī)保護(hù)的控制裝置，電力系統(tǒng)的通信線路應(yīng)采用帶有屏蔽層的多絞屏蔽電纜，并且應(yīng)該盡可能地把強(qiáng)電的導(dǎo)線單獨(dú)安裝，同時保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個點(diǎn)。這是因?yàn)樵谧冸娬局?，電力裝置，既有模擬的電路還有數(shù)字的電路，所以，數(shù)字設(shè)備和模擬設(shè)備必須應(yīng)該分開，最后他們只能具有一個連接點(diǎn)，假如兩者不分開，將會互相干擾，嚴(yán)重時甚至可能損壞設(shè)備。

1.2 加裝浪涌的二次保護(hù)器

變電站開關(guān)的操作、靜電放電現(xiàn)象及閃電放電時產(chǎn)生的瞬時過電壓可能會對電力設(shè)備造成毀滅性的傷害或者加快它的老化過程。

對于浪涌現(xiàn)象的保護(hù)方法，主要是在變電站系統(tǒng)內(nèi)加裝浪涌二次保護(hù)器。浪涌的二次保護(hù)器是采用同等電位的原理，及時把浪涌電流導(dǎo)入接地系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象發(fā)生時，瞬時的高電壓將會抑制電子二極管（Rm）作為反應(yīng)速度最快的電子元件首先動作，同時開始泄放巨大的雷電電流，并且把輸出的電壓鉗位控制在它的截止電壓之上，從而十分有效地防止了巨大的過電壓對于電力設(shè)備的損傷。當(dāng)加在TVS里的放電電流，隨著電壓幅值的上升進(jìn)而得充氣式放電器（HFB）兩端放電電壓超過了它的點(diǎn)火電壓UM時，GDT將會瞬時動作，并且也會開始泄放雷電電流。這時，GDT呈現(xiàn)低阻的狀態(tài)，它的兩端僅有20-40V的電弧電壓，所以可以避免因?yàn)檫^電壓的持續(xù)時長進(jìn)而把TVS燒毀。

1.3 變電站接閃器

在變電站發(fā)生雷擊之后，防雷系統(tǒng)可以通過直接攔截的方法，引導(dǎo)雷電電流進(jìn)入接地網(wǎng)。接閃器有避雷針和避雷線兩種。小型的變電站多數(shù)裝備獨(dú)立的避雷針，大型的變電站通常在變電站的構(gòu)架上采取避雷針和避雷線，或者把兩者相結(jié)合，并且大型變電站對于引流的線路和接地的裝置都有十分嚴(yán)格的要求。

1.4 變電站避雷器

避雷器能夠把侵入變電站中的雷電電流降低至電器裝置絕緣強(qiáng)度，允許的范圍以內(nèi)。我國變電站避雷器主要采用的是金屬氧化物的避雷器（ROA），西方的國家除了使用ROA之外，還在所有的電氣裝置內(nèi)安裝空氣間隙，并作為ROA失效之后的備用設(shè)備。

1.5 合理布置避雷裝置的安裝位置

目前大多數(shù)的RTU子站 （或者一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等），大部分安裝在了高壓室的配電開關(guān)柜上，電力測量信息通過從高壓配電室接到主控臺的通信電纜來傳輸，以MS-525等接口的方式與RTU (或者通信管理機(jī)等)請運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送。所以，通信電纜非常容易受到來自開關(guān)的誤操作、電力負(fù)荷的波動和強(qiáng)電電纜所產(chǎn)生的巨大磁場干擾，這些巨大的干擾輕則會增大電力測量信息的誤碼率，重則可能使得MS-525等數(shù)據(jù)接口發(fā)生損壞。此外，夏天時高壓室內(nèi)溫度比較高，RTU子站（或者一體化的微機(jī)二次保護(hù)裝置等）內(nèi)部因?yàn)闊崃窟^高而產(chǎn)生的干擾噪聲現(xiàn)象不容忽視。

2 變電站的接地方式

2.1 保護(hù)接地

防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應(yīng)或者線路引入）時，為防止造成損害的接地系統(tǒng)。常有信號（弱電）防雷地和電源（強(qiáng)電）防雷地之分，區(qū)分的原因不僅僅是因?yàn)橐蠼拥仉娮璨煌?，而且在工程?shí)踐中信號防雷地常附在信號獨(dú)立地上，和電源防雷地分開建設(shè)。機(jī)殼安全接地是將系統(tǒng)中平時不帶電的金屬部分（機(jī)柜外殼，操作臺外殼等）與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。原因是系統(tǒng)的供電是強(qiáng)電供電（380、220或110V),通常情況下機(jī)殼是不帶電的，當(dāng)故障發(fā)生 (如主機(jī)電源故障或其他故障)造成電源的供電火線與外殼等，金屬導(dǎo)電部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體。如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差。如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人體形成通路，產(chǎn)生危險。因此，必須將金屬外殼和大地之間做很好的連接，是機(jī)殼和大地等電位。此外，保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚。

2.2 工作接地

工作接地的目的是使變電站電網(wǎng)和其中的儀器都能夠可靠地運(yùn)行并且保證系統(tǒng)測量和控制信息精度而設(shè)置的接地方法。它又分成機(jī)器的邏輯地，信號的回路接地，屏蔽的接地。機(jī)器的邏輯地，同時也稱為主機(jī)的電源地，它是控制中心內(nèi)部邏輯的電平正端，即+6V等低壓電源的電流輸出地。信號的回路接地，比如各個變送器的負(fù)端要同時接地，開關(guān)量的信號負(fù)端接地等方式。屏蔽的接地（包括模擬信號中屏蔽層面的接地）。除了上述幾種工作接地外，在很多系統(tǒng)運(yùn)行情況下容易發(fā)生混亂的還有一種特殊供電系統(tǒng)地，即交流電源地。它也是電力系統(tǒng)內(nèi)為了正常運(yùn)行所需要設(shè)置的接地（比如中性點(diǎn)的接地）。

3 結(jié)語

根據(jù)防雷設(shè)計(jì)整體的性能、結(jié)構(gòu)的性能和層次的性能和整個變電站所處的環(huán)境、變電站地基的土質(zhì)條件和設(shè)備性能的用途，分別采取了相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。對于處在不同區(qū)域的電力設(shè)備，系統(tǒng)將采取等電位的連接及安裝新型電源防雷裝置和浪涌電壓的保護(hù)的方法，從而保證處在不同層次的電力設(shè)備可以達(dá)到良好的防雷能力。

防雷技術(shù)伴隨著大型變電站需求的提高和科技水平的發(fā)展，更加合理有效的辦法是使用現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)鋼筋作為地基。防雷技術(shù)是一個傳統(tǒng)的話題，在防雷的技術(shù)領(lǐng)域目前還存在著許多可供探索的新課題，比如雷云的起電機(jī)理目前還不清楚，雷電電流的定量研究也十分薄弱，防雷設(shè)備也在不斷的發(fā)展之中。

楊揚(yáng)］