35kV變電站的防雷與接地探討

摘要：35kV變電站的防雷接地是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，也是確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運行的關鍵措施之一。為此，在具體工程中，應當結合實際情況，合理選擇防雷接地措施，只有這樣，才能為變電站的正常運行提供可靠保障。文章首先分析了雷電對35kV變電站的主要入侵途徑，并在此基礎上提出35kV變電站的防雷接地保護措施，提高變電站的運行穩(wěn)定性。

關鍵詞：35kV變電站；防雷；接地；雷電災害事故；電氣設備；雷電流

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0136-02

1 雷電對35kV變電站的主要入侵途徑分析

通過對大量的雷電災害事故進行分析后發(fā)現(xiàn)，雷電流一般會經(jīng)由以下三種途徑侵入至35kV變電站，并對站內的電氣設備造成雷擊損壞：

1.1 經(jīng)由電源線入侵

當感應雷過電壓達到一定幅值后，雷電波便會沿著線路向變電站內傳輸，雖然雷電流經(jīng)過進線段以及母線側的避雷器后會被削弱，但其幅值仍然較高，這部分較高幅值的電壓經(jīng)由變壓器繞組間的電磁耦合作用感應到變壓器的低壓側，最終會耦合至低壓二次系統(tǒng)。如果電壓幅值大于變電站內二次設備電子元器件的最大耐壓值，便會導致設備被擊穿，從而影響變電站正常運行。

1.2 經(jīng)由信號線入侵

通常情況下，當雷電波通過天線或是衛(wèi)星等信號線時，其便會被轉化成為相應的電流或是電壓信號，如果此時的電流或電壓信號高于變電站內二次設備的整定值，就會造成二次設備損壞。雖然經(jīng)過轉化之后的電流或電壓信號也會被防雷裝置所削弱，但是在微機綜合保護或是監(jiān)控裝置上的電流或電壓值仍然相對較高，故此其也會對站內的二次設備造成危害。不僅如此，信號線當中流過的電流或電壓經(jīng)過電磁或電容耦合后，會產生出較高的過電壓，這部分電壓會對電源線或通信線路的正常運行帶來一定程度的影響。

1.3 經(jīng)由接地線入侵

當雷電直接擊中避雷線或是避雷針時，雷電流會經(jīng)由防雷引下線被導入到大地當中，然而，由于大地本身電阻的原因，進入到地下的電荷無法與大地電荷完全中和，由此一來，便會引起地電位的局部上升，這部分較高的電壓施加在變電站內的二次設備上，會對設備造成極大程度的危害。

2 35kV變電站的防雷接地保護措施

為了有效降低雷擊對35kV變電站的危害，必須采取合理、可行的防雷接地措施。

2.1 進線段的防雷措施

對于35kV變電站而言，其進線一般有兩種情況：一種是架空進線，另一種則是電力電纜進線。鑒于此，在進行防雷時，應針對這兩種分別采取不同的防雷保護

措施。

2.1.1 架空進線段防雷。對于此種情況，可在距離變電站1～2km的某段線路上采取防雷防護措施。進線段防雷保護最為重要的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和侵入波陡度。如果是全線都沒有加裝避雷線的線路，則可在距離變電站1～2km的某一段進線上架設避雷線，其保護角可設置為20°左右；若是全線有避雷線保護的線路，則可將變電站附近2km左右的某一段線路列為進線保護段，在這段線路內，避雷線的保護角可以有所減小，具體減小至何種程度，應當結合現(xiàn)場實際情況，并經(jīng)過相應計算進行確定。因為在進線段的位置處采取了有效的防雷保護措施，從而降低了該段線路內落雷的概率，而該段線路外的落雷，在侵入變電站的過程之中，雷電本身的幅值也會受到一定程度的限制，這樣便可以達到有效的防雷保護效果。

2.1.2 電力電纜進線防雷。針對此種情況，可以在電力電纜的進線側或是出線側加裝相應的電壓等級的避雷裝置。由此不但能夠防護操作過程中出現(xiàn)的過電壓，而且還能起到防護雷擊過電壓的作用。

2.2 母線段的防雷措施

35kV變電站母線是匯集、分配、傳送電能的通路設備，由于變電站母線在運行過程中有巨大電能通過，一旦發(fā)生短路就會承受較大發(fā)熱和電動力效應，所以應當對母線安裝避雷器，避免母線遭受雷擊發(fā)生短路，確保變電站運行安全。根據(jù)電壓等級的不同，在變電站每組母線上裝設相應的閥式避雷器或金屬氧化物避雷器，避雷器要用最短的接地線相連于配電裝置的主接地網(wǎng)，并在配電裝置附近裝設集中接地裝置。同時，保證避雷器的保護范圍可完全覆蓋被保護設備，被保護設備與避雷器之間的距離要滿足最大距離要求。

2.3 直擊雷的防護措施

獨立的避雷針應安裝在獨立的接地裝置上。特殊情況下，工頻接地電阻在非高土壤電阻率地區(qū)不能大于10Ω，必要時可將主接地網(wǎng)直接與接地裝置相連，從而降低兩者的接地電阻。為了有效防止直擊雷經(jīng)過接地網(wǎng)對35kV變電站設備造成反擊，應要求主地網(wǎng)的地下接地點和變電站設備的接地體長度不得小于15mm，這樣可使接地體傳播的雷電過電壓相對衰減，減輕對變電站設備的危害程度。此外，不宜在人流出入頻繁的地方設置獨立避雷針，如若必須在道路或出入口等地設置獨立避雷針，則必須鋪設瀝青地面，并且保證避雷針與其他接地設置之間的距離超過3m。

2.4 變壓器的防雷措施

在35kV變電站中，變壓器是最為重要的設備之一，它的防雷保護也是變電站防雷的關鍵環(huán)節(jié)。變壓器中性點絕緣主要有以下兩種情況：一種是全絕緣，另一種是分級絕緣。當中性點為全絕緣時，無需采取專門的防雷保護措施，但必須注意的是，如果變電站內只有一臺變壓器，并且該變壓器的進線只有一路時，則需要在中性點位置處加裝一組與變壓器繞組首段電壓等級相同的避雷器；中性點為分級絕緣時，必須加裝與該點位絕緣等級相同的避雷裝置，以此來提高變壓器的安全性。

2.5 接地保護措施

對于35kV變電站可采取如下接地保護措施：

2.5.1 保護接地。這是變電站接地系統(tǒng)當中最為常用的保護措施之一，具體可分為以下兩種情況：一種是高壓系統(tǒng)接地。即一臺設備或是一組相連的設備利用一根引下線進行獨立接地，其能夠對絕大部分不良情況起到有效的預防作用；另一種是低壓系統(tǒng)接地。通常情況下，35kV變電站可采用IT系統(tǒng)，工程實踐表明，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性比較高。

2.5.2 屏蔽接地。比較常見的形式有以下三種：建筑物屏蔽接地、低壓電纜屏蔽層接地和弱點設備接地。通過屏蔽接地不但可以有效減少變電站內弱電設備所帶來的阻礙，從而保持設備本身的獨立性，同時還能顯著降低來自于外界的電磁干擾，為變電站的穩(wěn)定運行提供有利的條件。此外，通過在屏蔽體與干擾源金屬殼間做成的永久性電氣連接，可以將相應的電磁干擾轉入到大地當中，進一步確保了變電站運行的安全性。

2.5.3 邏輯信號接地。這種接地措施又被稱之為信號接地。通常情況下，在設備外的數(shù)據(jù)線與遠距離的設備進行通信的過程中，會引起瞬時或是高頻電噪聲，這樣一來，會使信號的傳輸質量受到影響。所以，采用邏輯信號接地時，不可亂接。由于低噪聲以及電壓不穩(wěn)定都有可能導致數(shù)據(jù)傳輸中斷，而瞬時的高電壓則會造成芯片損壞，故此，強弱電混接的處理成為關鍵之所在。具體操作中，可通過設置零電位母線來解決這一問題。母線的接地點可與強接地保持一定的距離，同時，還要確保接地母線的長度合理。

3 結語

總而言之，35kV變電站的防雷接地是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，也是確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運行的關鍵措施之一。為此，在具體工程中應當結合實際情況，合理選擇防雷接地措施，只有這樣，才能為變電站的正常運行提供可靠保障。

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作者簡介：王文燦（1975-），云南墨江人，云南電網(wǎng)墨江供電有限公司電力工程師，研究方向：電力安全管理。