淺談變電站防雷接地技術

張強

（遼寧大唐國際錦州熱電有限責任公司，遼寧 錦州121000）

淺談變電站防雷接地技術

張強

（遼寧大唐國際錦州熱電有限責任公司，遼寧 錦州121000）

變電站接地技術是用來防止電力設備和電子設備遭到雷擊從而采取基礎性的保護措施，其目的是把由雷電產生的巨大雷擊電流引導到大地中，進而起到保護變電站的作用。本文主要分析了在雷擊發生的時候，變電站的電氣設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計是應該采取的防雷保護的措施和接地方法。

變電站；防雷；接地

0 引言

雷電的保護措施包括以下三個部分：直擊雷的防護、側擊雷的防護和感應雷的防護。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，所以，我們應當認真地研究變電站中電力設備和電子設備的接地效果，它是保障，電力設備的安全、操作人員的安全以及設備正常工作運行的必要部分。可以這樣說，只要是和電網相連的儀器和設備都必須接地；只要有電力需要的地方，就會是接地工程需要配置的地方。

變電站接地技術是用來防止電力設備和電子設備，遭到雷擊而采取的基礎性的保護措施，他的目的是把由雷電產生的巨大的雷擊電流引入到大地中，進而起到保護變電站的作用。同時，變電站接地技術也是保護我們人身安全的一種十分有效的手段，如果由于某種原因而引起的相線和設備外殼相接觸的時候，電力設備的外殼將會有非常危險的電壓產生，此時，故障產生的電流將會流經接地保護裝置達到大地，進而起到保護的作用。

1 變電站的防雷和抗干擾措施

1.1 正確屏蔽雷電電流

對于微機保護的控制裝置，電力系統的通信線路應采用帶有屏蔽層的多絞屏蔽電纜，并且應該盡可能地把強電的導線單獨安裝，同時保證電纜的屏蔽層接地自始至終都只有一個點。這是因為在變電站中，電力裝置，既有模擬的電路還有數字的電路，所以，數字設備和模擬設備必須應該分開，最后他們只能具有一個連接點，假如兩者不分開，將會互相干擾，嚴重時甚至可能損壞設備。

1.2 加裝浪涌的二次保護器

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

對于浪涌現象的保護方法，主要是在變電站系統內加裝浪涌二次保護器。浪涌的二次保護器是采用同等電位的原理，及時把浪涌電流導入接地系統。當系統的過電壓現象發生時，瞬時的高電壓將會抑制電子二極管（Rm）作為反應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備的損傷。當加在TVS里的放電電流，隨著電壓幅值的上升進而得充氣式放電器（HFB）兩端放電電壓超過了它的點火電壓UM時，GDT將會瞬時動作，并且也會開始泄放雷電電流。這時，GDT呈現低阻的狀態，它的兩端僅有20-40V的電弧電壓，所以可以避免因為過電壓的持續時長進而把TVS燒毀。

1.3 變電站接閃器

在變電站發生雷擊之后，防雷系統可以通過直接攔截的方法，引導雷電電流進入接地網。接閃器有避雷針和避雷線兩種。小型的變電站多數裝備獨立的避雷針，大型的變電站通常在變電站的構架上采取避雷針和避雷線，或者把兩者相結合，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度，允許的范圍以內。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安裝空氣間隙，并作為ROA失效之后的備用設備。

1.5 合理布置避雷裝置的安裝位置

目前大多數的RTU子站 （或者一體化的微機二次保護裝置等），大部分安裝在了高壓室的配電開關柜上，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 (或者通信管理機等)請運行數據傳送。所以，通信電纜非常容易受到來自開關的誤操作、電力負荷的波動和強電電纜所產生的巨大磁場干擾，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等數據接口發生損壞。此外，夏天時高壓室內溫度比較高，RTU子站（或者一體化的微機二次保護裝置等）內部因為熱量過高而產生的干擾噪聲現象不容忽視。

2 變電站的接地方式

2.1 保護接地

防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應或者線路引入）時，為防止造成損害的接地系統。常有信號（弱電）防雷地和電源（強電）防雷地之分，區分的原因不僅僅是因為要求接地電阻不同，而且在工程實踐中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷地分開建設。機殼安全接地是將系統中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等）與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。原因是系統的供電是強電供電（380、220或110V),通常情況下機殼是不帶電的，當故障發生 (如主機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，是機殼和大地等電位。此外，保護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和其中的儀器都能夠可靠地運行并且保證系統測量和控制信息精度而設置的接地方法。它又分成機器的邏輯地，信號的回路接地，屏蔽的接地。機器的邏輯地，同時也稱為主機的電源地，它是控制中心內部邏輯的電平正端，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端要同時接地，開關量的信號負端接地等方式。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，在很多系統運行情況下容易發生混亂的還有一種特殊供電系統地，即交流電源地。它也是電力系統內為了正常運行所需要設置的接地（比如中性點的接地）。

3 結語

根據防雷設計整體的性能、結構的性能和層次的性能和整個變電站所處的環境、變電站地基的土質條件和設備性能的用途，分別采取了相應的防雷保護措施。對于處在不同區域的電力設備，系統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的方法，從而保證處在不同層次的電力設備可以達到良好的防雷能力。

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

楊揚］