某變電所的防雷接地設計

海鈺

身份證號：410702197304231529

某變電所的防雷接地設計

海鈺

身份證號：410702197304231529

變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復。因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。

防雷；避雷器；接地裝置

變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入。對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內(nèi)。此外還應采取措施，防止雷擊時避雷針不發(fā)生反擊。

對侵入波防護的主要措施是變電所內(nèi)裝設閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設備上的過電壓不超過擊耐壓值，同時在距變電所適當距離內(nèi)裝設可靠的進線保護。

避雷針的作用是將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設備。避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或裝設在配電構架上，或獨立裝設。避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。

避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備。它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯(lián)。當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其他電氣設備。

1　避雷器的選擇

1.1避雷器的配置原則

配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器。

旁路母線上是否應裝設避雷器，應在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而定。

220kV以下變壓器和并聯(lián)電抗器必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備。

220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。

三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。

例如求函數(shù)y=（sinx+2）/（cosx-2）的值域。很多學生拿到題目的第一反應是將函數(shù)變形化解為sin（x+θ）的形式，然后再根據(jù)三角函數(shù)的有界性進行計算。但教師在習題計算過程中可以引導學生運用數(shù)形結(jié)合的思想，繪制單位圓，在單位圓上找出定點（2，-2），將三角函數(shù)問題轉(zhuǎn)化成動點（cosx，sinx）在限定條件下的斜率問題。

1.2避雷器選擇技術條件

1）型式

選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，可按表1選擇。

表1　避雷器型號選擇表

表中，F(xiàn)——閥型避雷器；S——配電所用；Z——發(fā)電廠、變電所用；C——磁吹；D——旋轉(zhuǎn)電機用；J——中性點直接接地。

2）額定電壓

避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致。

2　進線段保護

為使避雷器可靠地保護變壓器，還必須設法限制侵入波陡度和流過避雷器的沖擊電流幅值。因為避雷器的殘壓與雷電流的大小有關，過大的雷電流致使額定電壓過高，而閥片通流能力有限，雷電流若超過閥片的通斷能力，避雷器就會壞。因此，還必須增加輔助保護措施配合避雷器共同保護變壓器，這一輔助措施就是進線段［1］。

3　接地裝置的設計

接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通過導體與大地相連，使該物體或節(jié)點與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置。

由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地設計中要滿足電力行業(yè)標準DL/T 621-1997《交流電氣裝置的接地》中R≤2000/I是非常困難的。現(xiàn)行標準與原接地規(guī)程有一個很明顯的區(qū)別是對接地電阻值不再規(guī)定要達到0.5Ω，而是允許放寬到5Ω。但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，接地電阻放寬是有附加條件的，即防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應采取各種隔離措施；考慮短路電流非周期分量的影響，當接地網(wǎng)電位升高時，3～10kV避雷器不應動作或動作后不應損壞；應采取均壓措施，并驗算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求，施工后還應進行測量和繪制電位分布曲線。

在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點要求，還得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而應根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過5Ω都是合格的。

3.2接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣

220kV及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗設計，水平接地帶間距通常為5～8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點設置2.5～3m的垂直接地極，進所大門口設帽檐式均壓帶。接地網(wǎng)結(jié)構是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復合式地網(wǎng)。

長孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗確定，沒有輔助的計算程序和對計算結(jié)果進行分析，設計簡單而粗略。因為接地網(wǎng)邊緣部分的導體散流大約是中心部分的3～4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻。在220kV及以下的變電工程中采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因為入地故障電流相對較小，地網(wǎng)面積不大，采用長空網(wǎng)或方孔網(wǎng)的缺點不太突出。在500kV變電站采用長空網(wǎng)或方孔網(wǎng)，上述缺點的表現(xiàn)會十分明顯，建議500kV變電站不采用長孔或方孔地網(wǎng)［2］。

3.3降低接地網(wǎng)電阻的措施

3.3.1利用地質(zhì)鉆孔埋設長接地極

根據(jù)接地理論分析，接地網(wǎng)邊緣設置長接地極能加強邊緣接地體的散流效果，可以起到降低接地電阻和穩(wěn)定地網(wǎng)電位的作用。如果用打深井來裝設長接地極，則施工費很高。如果利用地質(zhì)勘察鉆孔埋設長接地極，施工費將大大節(jié)省。

3.3.2使用降阻劑

在高土壤電阻率區(qū)的接地網(wǎng)施工中使用降阻劑，無論是變電還是發(fā)電工程例子都很多。20世紀的70～80年代，使用較多的是膨潤土降阻劑和碳基類降阻劑。據(jù)了解，多個使用降阻劑的工程，接地完工后測量接地電阻情況都不錯，但由于缺乏長期的跟蹤監(jiān)測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材料的腐蝕性的信息返饋少。確實也有質(zhì)量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對接地網(wǎng)造成腐蝕，引起各地對降阻劑使用意見分歧。

3.3.3利用地下水引外接地

當變電站附近有低土壤電阻率區(qū)（水塘、水田、水洼地等，可以敷設輔助接地網(wǎng)與所內(nèi)主接地網(wǎng)連接，這種方式叫引外接地。這也是降低接地電阻的有效措施。

3.3.4擴大接地網(wǎng)面積

在均勻分布的土壤電阻率條件下，接地電阻與接地網(wǎng)面積的平方成反比，接地網(wǎng)面積增大，則接地電阻減小，因此，利用擴大接地網(wǎng)面積來降低接地電阻是可能預見的有效降阻措施。

［1］曹繩敏編.電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料［M］.北京：中國電力出版社，1995，5.

［2］文遠芳編.高電壓技術［M］.武漢：華中科技大學出版社，2001，1.