110kV變電站防雷接地問題研究

張毅+龔淼

摘 要：在造成110KV變電站運行危害的因素中，雷電可謂最重要的因素之一，為此，在現代110KV變電站的安全可靠性設計中，探究科學有效的防雷接地措施顯得至關重要。本文將研究的視角著重放在110KV變電站防雷接地問題的探究，在對防雷接地設計的理論概念進行詳細總結的基礎上，從內容、流程、注意事項三個方面入手，對110KV變電站防雷接地設計的細節進行了分析，最后，提出了110KV變電站防雷接地設計中的進一步優化思路。

關鍵詞：110KV變電站；防雷接地；接地電阻；避雷器

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0126-01

1 引言

110KV級別的變電站，是我國高壓輸送電網系統中的重點組成環節，據不完全統計，我國現有的110KV級別變電站數量達數百座，其中很多位于雷電多發區域，而雷電多發區域常常出現雷暴天氣，這無疑加大了變電站遭受雷擊的概率，一旦變電站系統遭受雷擊，不僅會影響到變電站供電的可靠性和持續性，也會對本地區的經濟建設帶來危害，因此，探究110KV變電站防雷接地的有效措施，對于變電站自身，以及當地的經濟建設來說都至關重要。在具體的防雷接地處理中，由于110KV變電站中電壓母線接地故障電流比較大，因此工程技術人員需要通過控制接地電阻，設計安全管理措施，安全配置避雷設備等措施去構建立體化、安全系數高的防雷體系。這其中涉及到諸多的設計和運維管理問題，本文將做深入闡述。

2 防雷接地設計理論概述

2.1 防雷接地的概念

防雷接地，即：防雷和接地兩個概念之合。首先，防雷，即是采用合理的避雷措施，防止設備或人員遭受雷擊；其次，接地，即是采取必要的接地方法，防止靜電造成的設備或人員危害。對于現代變電站系統來說，防雷和接地是兩項重要的保護措施，其中，防雷分為整體結構性防雷和部分分布性防雷，通過引入避雷針、接地電阻等措施，完成對變電站防雷系統的構建。而接地保護措施，亦可包含避雷接地、零線接地、防靜電接地等措施，其目的在于為變電站提供更為可靠的避雷、防靜電安全體系。

2.2 防雷接地裝置概述

防雷接地裝置包含很多，主要分為以下幾類：（1）雷電接受裝置。是負責在雷擊瞬間有效接受雷擊的設備，例如避雷針、避雷帶、架空地線、避雷器等。（2）雷電疏導裝置。負責將雷電接受裝置接受的雷電信號疏導至大地端，又包含引下線、接地線、接地體等，其中，引下線負責將雷電信號從避雷針傳導至接地體，接地線則為不載流的金屬導體，接地體則是深埋入大地的金屬導體。（3）接地裝置。為接地線和接地體的統稱，又可細分為接地網絡和接地電阻兩大類，其中，接地電阻數值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值，在整個防雷接地裝置的設計中，需要技術人員予以精準控制。

3 110KV變電站防雷接地設計分析

3.1 防雷接地的設計內容

帶電云團和放電通道是雷電形成的兩個條件，當帶電云團經過變電站時，云團與地面之間形成的電場，會形成一個巨大的導電通道，該導電通道成為雷擊發生的主要渠道。對于110KV變電站來說，如何在面臨雷擊發生時，有效地避免雷擊對電站整體和部分系統造成的損害，也成為設計人員需要關注的重點內容。結合110KV變電站的實際情況，建議技術人員從以下幾方面著手進行設計規劃：（1）防雷設備設計。在110KV變電站防雷設計中，技術人員需要選擇合適的避雷設備，進行必要的防雷設計，這是設計中最主要的內容之一。首先，在選擇避雷設備時，技術人員要根據110KV變電站的地理位置、站體設備材質等實際情況，進行避雷設備的選取，一般來說，對于變電站設備中低于10KV標準的系統，技術人員可選用普通閥型FS作為避雷設備，而對于超過10KV的系統部件，技術人員應選用其他更為合適的避雷裝置，此外，在實際選用時還應考慮避雷設備與系統設備額定電壓的匹配性，盡量選用與系統設備額定電壓接近的避雷設備。（2）接地設施設計。在進行變電站接地設施設計時，技術人員要考慮接地網的布置措施，例如，要根據110KV變電站坐落區域的周邊環境、自然條件，進行細一些必要的調查，在此基礎上完成接地網設施的布置。

3.2 防雷接地的設計流程

110KV變電站防雷接地系統的設計中，技術人員需要按照嚴格的流程操作，具體來說，在整個設計過程中需要引入“全過程”的思路，將設計的流程分為前、中、后三個階段，在每一個階段中引入詳細的設計內容和步驟，依據嚴格的標準進行工作，確保設計能夠同時滿足安全、可靠、經濟等要求。具體來說，本文建議在“全過程”思路下，技術人員對于110KV變電站防雷接地的設計可按照以下流程進行：（1）前期調查統計。在110KV變電站防雷接地體系建構之前，施工技術人員應對變電站周邊的環境進行細致的調查，具體的調查指標應盡可能的詳細，例如：變電站區域的氣候環境、年降水量、溫濕度、年均雷擊數量、土壤電阻率、粘稠度、土質結構、對變電站建材的腐蝕情況等，在基礎上，通過專業的模型工具，對所獲數據進行精確分析，為后期的項目防雷接地建設提供科學依據。（2）中期設施建設。在前期調查統計工作完成后，技術人員即可著手設計具體的系統防雷接地體系，具體的工作又包含：圖紙設計規劃、施工材料準備、施工建設、可靠性驗證等環節，此外，由于110KV變電站系統的特殊性，在具體的設計建設中，還有很多計算環節，例如：入地故障電流計算、接地網導體材料和截面的計算、接地網布置面積的計算等，上述工作中技術人員都應選擇科學的公式進行計算求解，得出最為有效的數據，為變電站建設提供科學依據。（3）后期竣工驗收。完成所有的系統設計和建造后，需要進行竣工驗收，驗收的主要工作為：對系統的質量、經濟性進行評估，確保設計施工能夠符合預期要求。

3.3 防雷接地的注意事項

在110KV變電站防雷接地系統的設計和建設中，有很多細節問題需要技術人員引起注意。首先，避雷針的選取注意事項。具體來說，避雷針的選額應根據變電站的地理條件、高度、建設面積等參數確定，切不可盲目選取。例如，某110KV變電站建設位于年均40天雷暴天氣的區域，為中等強度雷電活動地區，在前期調查中，技術人員測定該電站的長度為65m，寬度為62m，系統桿塔與門架構高度為12m，根據高度影響系數的計算，如果說被保護變電站的實際高度小于避雷針除以2的結果，那么它的范圍則是1.5乘以避雷針的高度計算結果，根據這一計算思路可得：該變電站的避雷針<30m時，它的避雷有效值較低，因此在實際建設中，該變電站的避雷針會少應選擇30m高度。其次，接地保護設計的注意事項。在構建110KV變電站接地保護系統時，技術人員還應綜合考慮多方面因素，具體來說包含以下幾方面：（1）人為安全因素，即：接地保護網的構建必須覆蓋變電站中的所有電器設備。（2）均勻分配對地電壓，在進行人工接地保護時，技術人員應盡可能地均勻分配變電站電氣設備的旁路對地電壓，并安裝環形接地體，同時加裝均壓帶，以確保整個系統的接地可靠性。（3）有效控制接地電位。為了降低接地電位，技術人員應加強整座變電站系統的分流處理，首先，主接地網應盡量與線路的避雷線相連，其次，在設計中應人為地制造更多的連接點，以便測量接地電阻，為接地電位的有效控制提供便利。

4 結語

總而言之，在110KV變電站防雷接地保護系統的設計和建設中，技術人員應從宏觀和微觀兩個角度出發，在充分調查變電站區域環境的基礎上，為系統構建集立體化、安全性、可靠性為一體的現代化防雷接地體系，在具體的防雷接地設備選取上，應嚴格選材、科學計算，在后期的建設過程中，也應嚴謹施工，多元化著手確保整個變電站防雷接地系統的有效性。

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