關(guān)于變電站防雷接地技術(shù)探討

翁進(jìn)榮

摘 要：變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，是電力企業(yè)需要重視的永恒話題，變電站中的相關(guān)工作人員都必須要做好變電站安全運(yùn)行保障工作，確保電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。變電站防雷接地技術(shù)在很大程度上關(guān)系到變電站的安全運(yùn)行，防雷接地技術(shù)的有效性直接決定了變電站安全運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也是變電站安全管理工作的重點(diǎn)。文章主要論述了變電站的防雷特點(diǎn)、措施及其接地方式，以期能夠保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站；防雷接地；技術(shù)分析

防雷接地技術(shù)的應(yīng)用主要是為了避免變電站內(nèi)部相關(guān)設(shè)備遭受雷擊，其目的是將雷電形成的電流引入到大地之中，進(jìn)而起到保護(hù)變電站建筑物以及相關(guān)電力設(shè)施的作用。另外，防雷接地技術(shù)也是確保變電站內(nèi)部工作人員生命安全的重要手段。當(dāng)由于某些原因?qū)е碌南嗑€以及電力設(shè)備外殼觸碰時(shí)，電力設(shè)備外殼便會產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓，因此而形成的故障電流便會通過PE線引入大地，進(jìn)而發(fā)揮出保護(hù)作用。因?yàn)樽冸娬舅媾R的復(fù)雜環(huán)境，例如強(qiáng)電磁場、雷電等因素的影響，從而讓其自動化系統(tǒng)會受到不同程度的影響，為了提升變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)結(jié)合不同的干擾源來選擇不同的防雷措施。

1 變電站防雷接地的特點(diǎn)

當(dāng)變電站出現(xiàn)接地故障之后，會產(chǎn)生強(qiáng)大的單相短路電流從接地點(diǎn)注入地中，往往會形成很高的接地電壓。目前的標(biāo)準(zhǔn)對接地電阻值的規(guī)定放寬到5Ω，但這是有附加條件的，即必須要符合接地標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程的實(shí)際條件，在不大于5Ω的某一范圍之內(nèi)都屬于合格。從而給我們進(jìn)行接地設(shè)計(jì)與施工提供了非常大的靈活性，不需要在變電站防雷接地工程中投入更多的資金來追求0.5Ω的接地電阻值。因此，當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)并未降低對接地網(wǎng)整體性的要求，而是對其安全性需求有了進(jìn)一步的提升。

變電站防雷接地網(wǎng)通常來說屬于網(wǎng)格式地網(wǎng)，根據(jù)形式可以分成長孔接地網(wǎng)與方孔接地網(wǎng)。水平接地帶間距一般是5.0-8.0m。除了在避雷針與避雷器需要加強(qiáng)分流位置加裝垂直接地極之外，在地網(wǎng)附近與水平接地帶交叉點(diǎn)設(shè)置2.5-6.0m的垂直接地極，接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)和垂直接地極相結(jié)合的復(fù)合式地網(wǎng)。不等間距的網(wǎng)格布置尺寸可以通過下面兩種途徑來進(jìn)行確定：其一是通過接地計(jì)算程序輸入相關(guān)數(shù)據(jù)來確定；其二是結(jié)合過去的工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)選擇不等間距網(wǎng)格布置時(shí)，盡可能的把水平接地帶靠近設(shè)備，從而減少設(shè)備引下線長度。下面我們就具體的防雷措施和接地方式進(jìn)行論述。

2 變電站的防雷措施

2.1 正確屏蔽雷電電流

對于微機(jī)保護(hù)的防雷裝置，變電站的電力通信線路可以選擇帶有屏蔽層的多絞屏蔽線纜，同時(shí)必須要盡量將強(qiáng)電的導(dǎo)線進(jìn)行單獨(dú)安裝，確保電纜屏蔽層接地始終只有一個點(diǎn)。這是由于在變電站內(nèi)，電力裝備同時(shí)具備模擬電路和數(shù)字電路，因此數(shù)字設(shè)備以及模擬設(shè)備應(yīng)當(dāng)獨(dú)立分開，最終它們有且僅有唯一的連接點(diǎn)，如果二者不能獨(dú)立便會相互造成干擾，甚至?xí)ψ冸娬驹O(shè)備產(chǎn)生損壞[1]。

2.2 加裝浪涌的二次保護(hù)器

變電站開關(guān)操作、靜電放電現(xiàn)象或者閃電放電現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，其瞬間過電壓常常會對電力設(shè)備產(chǎn)生毀滅性的傷害。如果發(fā)生浪涌現(xiàn)象，在一般選擇的保護(hù)方法是在變電站電力系統(tǒng)中設(shè)置浪涌二次保護(hù)器。浪涌二次保護(hù)器通常是借助于同等電位原理，第一時(shí)間將浪涌電流導(dǎo)入到防雷接地系統(tǒng)之中。如果系統(tǒng)發(fā)生過電壓現(xiàn)象，瞬間產(chǎn)生的高電壓便會避免電子二極管作為反應(yīng)速度最快的電子元件首先動作，接下來釋放較大的雷電電流，同時(shí)將輸出電壓鉗位穩(wěn)定在其截止電壓之上，進(jìn)而非常有效的避免較大過電壓對變電站內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生損傷。當(dāng)加在瞬變電壓抑制管中的放電電流隨著電壓幅值的提高而讓充氣式放電器兩端的放電電壓大于其點(diǎn)火電壓后，氣體放電管會瞬時(shí)動作，同時(shí)也會泄放雷電電流。此時(shí)氣體放電管處于低阻狀態(tài)下，其兩端僅僅存在20-40V的電弧電壓，因此能夠防止由于過電壓持續(xù)時(shí)間太長而將瞬變電壓抑制管燒毀的情況。

2.3 變電站接閃器

當(dāng)變電站遭遇雷擊事故之后，防雷系統(tǒng)能夠借助直接攔截的手段，將雷電電流引入接地網(wǎng)之中，接閃器分為避雷針與避雷線。小型變電站一般只設(shè)置的獨(dú)立避雷針，而大型變電站一般是在構(gòu)架上同時(shí)使用避雷針與避雷線，同時(shí)大型變電站對于雷電電流引入線路以及防雷接地裝置都有非常嚴(yán)格的規(guī)范。

2.4 變電站避雷器

避雷器可以有效的將入侵變電站內(nèi)的電流減少到電器裝置絕緣的允許強(qiáng)度范圍之內(nèi)，國內(nèi)變電站避雷器在通常情況下都是選擇金屬氧化物避雷器，而西方很多國家不僅選擇ROA，同時(shí)還在電氣設(shè)備之中設(shè)置了空氣間隙，將其當(dāng)成是ROA故障后的備用防雷設(shè)施。

2.5 科學(xué)設(shè)置避雷裝置的安裝位置

現(xiàn)階段大部分的遠(yuǎn)程終端子站，或者一體化微機(jī)二次保護(hù)裝置，都是設(shè)置于高壓室的配電開關(guān)柜之上，電力測量信息經(jīng)過高壓配電室接入到主控臺通信電纜中進(jìn)行傳輸，通過MS-525等接口和通信管理機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。因此，通信電纜很容易遭到因?yàn)殚_關(guān)誤操作、電力負(fù)荷波動以及強(qiáng)電電纜所形成的磁場力的影響，這些較強(qiáng)的影響不但會提高電力測量信息的誤碼率，同時(shí)還會導(dǎo)致MS-525等數(shù)據(jù)接口出現(xiàn)損壞的情況。所以，當(dāng)夏天高壓室中溫度較高的情況之下，必須要重視遠(yuǎn)程終端子站或者微機(jī)二次保護(hù)裝置內(nèi)部由于熱量增加而形成的干擾噪聲現(xiàn)象。

3 變電站的接地方式

3.1 保護(hù)接地

防雷接地系統(tǒng)是當(dāng)變電站受到雷電危害時(shí)，為了避免導(dǎo)致更大的損害而設(shè)置的接地系統(tǒng)。一般來說分為信號防雷地與電源防雷地兩種，區(qū)別二者的原因不單單是由于要求防雷接地電阻的不同，同時(shí)在工程實(shí)踐之中信號防雷地常常依附在信號獨(dú)立地之上，與電源防雷地分開進(jìn)行建設(shè)。機(jī)殼安全接地是把系統(tǒng)內(nèi)部日常不帶電的金屬部分和地面之間構(gòu)成一種良好的導(dǎo)電連接，從而確保變電站相關(guān)設(shè)備以及人身安全。主要原因是系統(tǒng)的供電屬于強(qiáng)電供電（一般是380V、220V以及110V），一般情況下機(jī)殼是不帶電的，當(dāng)故障出現(xiàn)之后，電源供電火線和外殼、金屬導(dǎo)電部分短路時(shí)，這些金屬部件以及外殼便直接成為帶電體。若不設(shè)置好接地措施，這些帶電體與地面之間便會形成較高的電位差，若人觸碰到這些帶電體，就會直接穿過人體形成通路，進(jìn)而發(fā)生危險(xiǎn)。所以應(yīng)當(dāng)把金屬外殼與大地進(jìn)行連接，從而起到較好的防雷作用。

3.2 工作接地

工作接地方法的主要是為了讓變電站電網(wǎng)以及內(nèi)部的各種電力設(shè)備都可以穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)確保系統(tǒng)測量和控制信息精度。工作接地包括機(jī)器邏輯接地、信號回路接地以及屏蔽接地。機(jī)器邏輯接地也可以稱之為主機(jī)電源地，它屬于控制中心內(nèi)部邏輯的電平正端，即6V等低壓電源的電流輸出地；信號回路接地，例如各個變送器負(fù)端需要同時(shí)接地，開關(guān)量的信號負(fù)端接地等；屏蔽接地包含模擬信號屏蔽層面的接地。除上述工作接地方式之外，還包括一種特殊的供電系統(tǒng)接地，即交流電源接地，它也是變電站系統(tǒng)為了穩(wěn)定運(yùn)行而所設(shè)置的一種防雷接地方式[2]。

4 結(jié)束語

雷擊現(xiàn)象所導(dǎo)致的變電站事故頻繁發(fā)生，不但對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了很大影響，另外，因?yàn)槔纂姮F(xiàn)象具有不可預(yù)測性、無規(guī)律性，每次雷擊所產(chǎn)生的電流各不相同，對變電站穩(wěn)定運(yùn)行也會產(chǎn)生影響。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于變電站的防雷技術(shù)也應(yīng)當(dāng)有更大的突破，現(xiàn)階段各種避雷針、避雷器以及微電子防雷技術(shù)都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，為變電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)保障，在很大程度上提升了變電站防雷的強(qiáng)度，確保了我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張道宣.變電站的防雷接地設(shè)計(jì)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（23）：30.

[2]賈文浩.變電站工程防雷接地的作用及保護(hù)[J].中國科技信息，2014（7）：48.

[3]張成巍.基于ATP-EMTP的變電站防雷保護(hù)研究[J].電工文摘，2014（6）：48.