關于變電站防雷接地技術探討

翁進榮

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

關鍵詞：變電站；防雷接地；技術分析

防雷接地技術的應用主要是為了避免變電站內部相關設備遭受雷擊，其目的是將雷電形成的電流引入到大地之中，進而起到保護變電站建筑物以及相關電力設施的作用。另外，防雷接地技術也是確保變電站內部工作人員生命安全的重要手段。當由于某些原因導致的相線以及電力設備外殼觸碰時，電力設備外殼便會產生危險電壓，因此而形成的故障電流便會通過PE線引入大地，進而發揮出保護作用。因為變電站所面臨的復雜環境，例如強電磁場、雷電等因素的影響，從而讓其自動化系統會受到不同程度的影響，為了提升變電站運行的穩定性和可靠性，應結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

當變電站出現接地故障之后，會產生強大的單相短路電流從接地點注入地中，往往會形成很高的接地電壓。目前的標準對接地電阻值的規定放寬到5Ω，但這是有附加條件的，即必須要符合接地標準的相關規定，結合工程的實際條件，在不大于5Ω的某一范圍之內都屬于合格。從而給我們進行接地設計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，當前的標準并未降低對接地網整體性的要求，而是對其安全性需求有了進一步的提升。

變電站防雷接地網通常來說屬于網格式地網，根據形式可以分成長孔接地網與方孔接地網。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分流位置加裝垂直接地極之外，在地網附近與水平接地帶交叉點設置2.5-6.0m的垂直接地極，接地網結構是水平地網和垂直接地極相結合的復合式地網。不等間距的網格布置尺寸可以通過下面兩種途徑來進行確定：其一是通過接地計算程序輸入相關數據來確定；其二是結合過去的工程經驗，當選擇不等間距網格布置時，盡可能的把水平接地帶靠近設備，從而減少設備引下線長度。下面我們就具體的防雷措施和接地方式進行論述。

2 變電站的防雷措施

2.1 正確屏蔽雷電電流

對于微機保護的防雷裝置，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，同時必須要盡量將強電的導線進行單獨安裝，確保電纜屏蔽層接地始終只有一個點。這是由于在變電站內，電力裝備同時具備模擬電路和數字電路，因此數字設備以及模擬設備應當獨立分開，最終它們有且僅有唯一的連接點，如果二者不能獨立便會相互造成干擾，甚至會對變電站設備產生損壞[1]。

2.2 加裝浪涌的二次保護器

變電站開關操作、靜電放電現象或者閃電放電現象出現時，其瞬間過電壓常常會對電力設備產生毀滅性的傷害。如果發生浪涌現象，在一般選擇的保護方法是在變電站電力系統中設置浪涌二次保護器。浪涌二次保護器通常是借助于同等電位原理，第一時間將浪涌電流導入到防雷接地系統之中。如果系統發生過電壓現象，瞬間產生的高電壓便會避免電子二極管作為反應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，同時將輸出電壓鉗位穩定在其截止電壓之上，進而非常有效的避免較大過電壓對變電站內設備產生損傷。當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火電壓后，氣體放電管會瞬時動作，同時也會泄放雷電電流。此時氣體放電管處于低阻狀態下，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時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

當變電站遭遇雷擊事故之后，防雷系統能夠借助直接攔截的手段，將雷電電流引入接地網之中，接閃器分為避雷針與避雷線。小型變電站一般只設置的獨立避雷針，而大型變電站一般是在構架上同時使用避雷針與避雷線，同時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格的規范。

2.4 變電站避雷器

避雷器可以有效的將入侵變電站內的電流減少到電器裝置絕緣的允許強度范圍之內，國內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，同時還在電氣設備之中設置了空氣間隙，將其當成是ROA故障后的備用防雷設施。

2.5 科學設置避雷裝置的安裝位置

現階段大部分的遠程終端子站，或者一體化微機二次保護裝置，都是設置于高壓室的配電開關柜之上，電力測量信息經過高壓配電室接入到主控臺通信電纜中進行傳輸，通過MS-525等接口和通信管理機的運行數據進行傳輸。因此，通信電纜很容易遭到因為開關誤操作、電力負荷波動以及強電電纜所形成的磁場力的影響，這些較強的影響不但會提高電力測量信息的誤碼率，同時還會導致MS-525等數據接口出現損壞的情況。所以，當夏天高壓室中溫度較高的情況之下，必須要重視遠程終端子站或者微機二次保護裝置內部由于熱量增加而形成的干擾噪聲現象。

3 變電站的接地方式

3.1 保護接地

防雷接地系統是當變電站受到雷電危害時，為了避免導致更大的損害而設置的接地系統。一般來說分為信號防雷地與電源防雷地兩種，區別二者的原因不單單是由于要求防雷接地電阻的不同，同時在工程實踐之中信號防雷地常常依附在信號獨立地之上，與電源防雷地分開進行建設。機殼安全接地是把系統內部日常不帶電的金屬部分和地面之間構成一種良好的導電連接，從而確保變電站相關設備以及人身安全。主要原因是系統的供電屬于強電供電（一般是380V、220V以及110V），一般情況下機殼是不帶電的，當故障出現之后，電源供電火線和外殼、金屬導電部分短路時，這些金屬部件以及外殼便直接成為帶電體。若不設置好接地措施，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，進而發生危險。所以應當把金屬外殼與大地進行連接，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以及內部的各種電力設備都可以穩定的運行，同時確保系統測量和控制信息精度。工作接地包括機器邏輯接地、信號回路接地以及屏蔽接地。機器邏輯接地也可以稱之為主機電源地，它屬于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；信號回路接地，例如各個變送器負端需要同時接地，開關量的信號負端接地等；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接地，即交流電源接地，它也是變電站系統為了穩定運行而所設置的一種防雷接地方式[2]。

4 結束語

雷擊現象所導致的變電站事故頻繁發生，不但對電力供應的穩定性產生了很大影響，另外，因為雷電現象具有不可預測性、無規律性，每次雷擊所產生的電流各不相同，對變電站穩定運行也會產生影響。隨著我國經濟的不斷發展，對于變電站的防雷技術也應當有更大的突破，現階段各種避雷針、避雷器以及微電子防雷技術都已經得到了廣泛的應用，為變電站的穩定運行提供了堅實保障，在很大程度上提升了變電站防雷的強度，確保了我國電力系統的安全穩定運行。

參考文獻

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

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

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