110kV變電站的防雷接地設計探討

黃嘉文

摘 要：110 kV變電站是電網系統建設的重要部分，一般都處于野外環境，受雷電災害威脅較大。為了提高其運行的安全性和可靠性，必須要重點研究防雷接地措施，以免雷電災害發生后過大雷電流造成設備損壞。從多個角度探討了110 kV變電站防雷接地設計方法。

關鍵詞：110 kV；變電站；防雷接地；保護范圍

中圖分類號：TM633+.1；TU895 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.146

文章編號：2095-6835（2016）11-0146-02

在受到雷電災害時，產生的強大雷電流會進入到電氣設備內，短時間內造成設備損壞，影響電網的正常運行，嚴重的甚至會發生安全事故。而110 kV變電站作為維持電網正常運行的關鍵因素，為降低其受雷電災害的影響，需要結合實際情況，重點分析防雷接地設計方案，建立完善的防雷接地系統，及時將過大雷電流引導入地下，避免對電氣設備造成損壞。

1 110 kV變電站防雷設計要點

1.1 合理選擇避雷器

在發生雷電災害后，會對110 kV變電站產生不同程度的損壞，為避免變電站電氣設備受損，需要選擇并安裝合適的防雷設備，如防雷、避雷器，削弱雷電對設備的影響，提高設備運行的安全性。而對于避雷器的選擇，需要以110 kV變電站實際運行狀態為依據，考慮被保護設備運行方法與絕緣情況，并分析當地雷電氣候發生概率與影響范圍，然后選擇避雷、防雷設備形式。一般情況下，不大于10 kV的配電系統可以選擇用普通閥型FS；3～220 kV范圍內的發電廠與110 kV變電站，配電裝置則應選擇普通閥型Fz；不大于220 kV的配電系統則應更具其限制電壓，選擇用FCZ型。另外，對于110 kV變電站所選擇的避雷設備，在安裝時，要求其額定電壓要與系統設定的額定電壓相同。

1.2 選擇安裝避雷針

所有措施的選擇均需要以實際情況為依據，提前對當地雷電現狀進行分析，收集雷暴數據，保證防雷方案具有較高的可行性。一般情況下，會采用安裝避雷針的方式來進行防雷處理，而在選擇避雷針時，需要詳細計算避雷針保護范圍，確保所有待保護設備均在這個有效范圍內。避雷針保護范圍的計算尤為重要，需要先確定設置的避雷針數量與高度，以其中一支避雷針為對象進行計算。即當被保護設備高度大于或等于避雷針實際高度的2倍時，則（避雷針高度-被保護設備高度）×高度影響系數=避雷針保護范圍。其中，如果避雷針高度小于等于30 m，則高度影響系數為1；如果被保護設備實際高度小于避雷針高度的1/2，則保護范圍為避雷針高度的1.5倍與被保護設備實際高度2倍的差。其中，如果避雷針高度大于30 m，則高度影響系數為5.5.

2 110 kV變電站接地設計要點

2.1 接地網材料

在對110 kV變電站進行接地設計時，需要保證接地網材料的合理性，保證接地電阻與入地電流均達到專業標準，并且要盡量延長接地網使用壽命。一般接地網使用壽命與地上設施設計使用年限相符合。所選接地網材料要具有較高的穩定性，尤其是隨著外界環境的變化接地電阻值的變化。如果選擇用鐵質材料接地網，在長期使用的過程中會隨著腐蝕程度的嚴重導致電阻增加；如果選擇銅質材料接地網，其受外界環境影響較小，因腐蝕問題造成電阻的增加也比較緩慢，接地網性能更為穩定。但是銅質材料成本價格高，并不適合全面應用。針對此類問題，可以設置人工接地體來降低接地電阻。例如離子型接地體，初期階段離子滲透會造成電阻降低，而隨著使用時間的延長，接地電阻逐漸趨于穩定。技術原理即通過化學藥劑產生大量離子向周圍土壤滲透，使得周圍土壤電阻率改變，但是要重點做好防腐處理。另外，也可以選擇應用石墨接地體，在長期使用過程中接地電阻可以維持在一個穩定性的狀態，且具有較高的性能穩定性。

2.2 接地網設計

在設計接地網時，需要明確提高設備運行可靠性，以及確保人身安全的目的，要對變電站內所有電氣設備外殼進行接地處理。110 kV變電站內所存電氣設備種類、數量眾多，且具有不同的作用，為了保證其進行統一設備接地，需要設置一個總接地裝置。對于部分存在接地困難的110 kV變電站，可以選擇用絕緣臺進行電氣設備維護。對于人工接地部分，要保證電氣設備所處位置附近區域電壓可以均勻分配，且大接地短路電流電氣設備要安裝環形接地體與均壓帶。

2.3 接地網布置

在布置接地網前，需要對110 kV變電站所處區域土壤的電阻率進行檢測，然后根據實際情況來設計布置方案。當土壤電阻率ρ<400Ω·m時，電位分布衰減速度緩慢，應選擇用水平接地為主的帶棒接地裝置，且接地網水平接地體采用扁鋼水平連接方式形成網孔形。其中，兩水平接地帶間距要保持在3～10 m的范圍內，并將兩部分全部埋入地下0.8 m位置。另外，要保證接地網面積的合理性，一般應與變電站面積保持一致，接地網外沿閉合處理，并將各角處理成圓弧狀，且圓弧半徑大小要保持在均壓帶半徑1/2以下。

3 110 kV變電站防雷措施

對于電壓在110 kV或者以上的變電站，均需要對佩配電裝置安裝避雷針，1/2可安裝在設備架構上，并對避雷針保護線路與配電裝置門架結構進行連接，達到防雷目的。對于避雷針支柱附近區域，還應安裝輔助集中接地裝置，且將接地電阻控制在10 Ω以內。將避雷針與配電裝置接地網進行有效連接，且沿接地線距離要控制在15 m以內，確保防雷效率。對于部分110 kV變電站日常作業需要應用到照明燈塔，這樣也需要對燈塔進行防雷接地處理，安裝避雷針，避免其受到雷暴直接攻擊，提高其應用的安全性。另外，還要重點做好直擊雷預防措施的分析，提高防雷接地系統設計的合理性，尤其要做好主控樓與屋內配電裝置的防雷處理，將屋頂金屬結構全部接地。對于鋼筋混凝土結構形式的屋頂，可以將其與鋼筋焊接后作為接地網，將雷電流傳導入地下，避免對電氣設備造成損壞。對于非導體結構的屋頂，可以設置避雷帶，達到防雷保護目的。

4 結束語

對110 kV變電站進行防雷接地設計，應明確110 kV變電站安全運行的目的，確定防雷接地技術要點，遵循專業設計標準，做好各個環節的分析。在設計過程中，要針對不同情況選擇相應的處理措施，確保所有參數的合理性，提高設計方案可操作性與有效性，降低雷電災害對電氣設備的影響。

參考文獻

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〔編輯：胡雪飛〕