有關110kV變電站的防雷接地設計的研究

余秀靜 李舜

摘要：對變電站進行防雷接地處理，可以最大程度地避免雷電災害對電氣設備的影響，保證變電站能夠安全穩定的運行，減少安全事故的發生。因此，必須要加強110kV變電站的防雷措施，加強其防雷接地技術的效果和作用，從而達到盡可能的完善110kV變電站防雷接地技術，為供電網絡提供更可靠安全的供電環境。本文主要分析了110kV變電站防雷接地設計的原則，并探討了變電站防雷設計要點以及110kV變電站接地設計要點，以供參考。

關鍵詞：110kV；變電站；防雷接地；設計

1分析110kV變電站防雷接地設計的原則

110kV變電站防雷原則就是要將盡可能的降低雷擊造成的線路損失。一切從實際出發，根據不同區域的不同情況，在防雷措施方面也同樣采取不同的方法，并結合當地自然環境、地理地質條件環境、生態環境以及線路周邊環境等要素，經過實地考察后，設計出安全可靠又符合實際的防雷措施，以此達到110kV變電站的防雷目的。此外，還需要進行對110kV變電站分段評估，對有可能發生事故，或已經破損的線路進行維修或評估補充等，將可能造成的雷擊現象的影響盡可能的減少，以此使110kV變電站能夠更加安穩運行。

2變電站防雷設計要點分析

2.1合理選擇避雷器

如果雷電直接作用于電氣設備，將會產生過大雷電流，進入電氣設備后對其造成損害，影響設備的正常運行，甚至會發生安全事故。在進行防雷設計時，需要選擇合適的防雷設備進行安裝，來降低雷電流對電氣設備的影響。對于避雷器的選擇，需要以110kV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10kV的配電系統可以選擇用普通閥型FS；3～220kV范圍內的發電廠與110kV變電站，配電裝置則應選擇普通閥型Fz；不大于220kV的配電系統則應更具其限制電壓，選擇用FCZ型。另外，對于選擇的避雷設備，要保證其額定電壓符合系統設計額定電壓要求。

2.2避雷設備安裝

對避雷設備設計安裝時，要保證能夠充分發揮其所具有的功能，一般對于電壓為110kV及以上變電站，防雷接地設計時，將所選擇的避雷針安裝在配電裝置架構上，且要將保護線路與配電裝置門架結構進行有效連接，提高避雷效果。在實際作業中，對變電站進行防雷設計，應提前分析當地雷電發生實際情況，確定避雷針數量與高度，確保避雷針防護范圍可以將變電站全部囊括在內。其中，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30m，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30m，則高度影響系數為5.5。

3分析110kV變電站接地設計要點

3.1接地網材料

在110kV變電站接地時，必須保證接地網材料的接地電阻和接地電流符合專業標準，盡可能延長接地電網的使用壽命。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。如果選擇將鐵材料磨碎，在長期使用過程中會導致嚴重腐蝕程度的增加；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。但是銅的成本高，不適合綜合應用。為了解決這個問題，可以使用人造地線降低接地電阻。例如，電離器早期的離子接地將導致較低的電阻，接地電阻隨著時間的推移趨于穩定。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，而且具有較高的性能穩定性。

3.2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。110kV變電站內所存電氣設備種類、數量眾多，而且具有不同的作用，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110kV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，而且大接地短路電流電氣設備要安裝環形接地體與均壓帶。

3.3接地網布置

選擇地面扁鋼的尺寸，然后設置接地網。變電站配有水平接地和垂直接地的封閉接地網，并提供壓力帶。以某110kV變電站接地網布局為例，對混凝土設計進行了說明。其具體布局參數為水平網格，矩形，垂直13，水平16，每間距約5m，地面深度約0.8m，接地網格外緣封閉，外緣角應為制成電弧，不小于壓力帶間隔半徑的一半，內部接地壓力水平與站臺入口設置為壓力帶的“上限”。所有這些做法都應在施工圖中進行說明。站內垂直接地極采用直徑50mm，長度為2.5m的鋼管，敷設于地下0.8m處，頂端與水平接地體焊接，間距應大于接地極長度的2倍。由于在大中型地網中，垂直接地體對降低接地網工頻接地電阻的作用很小，為2%～8%。所以，本站只是在主變壓器、避雷針和避雷器下面為加強沖擊電流擴散而裝設集中接地體，其他部位只設計少量接地極。如果今后實測接地電阻過大，則可以打入長達幾米甚至十幾米的深井接地極來降低總接地電阻。為減少屏蔽，深井接地極最好放在接地網四周。

4結語

總之，對110kV變電站進行防雷接地設計，應該要明確110kV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：

[1]汪晨，余嘉文，張楊光.基于在線監測的變電站防雷接地設計[J].自動化與儀器儀表.2018（05）.

[2]黃嘉文.110kV變電站的防雷接地設計探討[J].科技與創新，2016，（11）：146+149.

[3]邢建浩，任啟金，孟慶江，張志強.110kV變電站的防雷接地設計探討[J].科技創新與應用，2015，（35）：209.

[4]王旭.110kV變電站的電氣設計研究[J].通信電源技術.2015（04）.

（作者單位：池州電力規劃設計院1

國網安徽省電力有限公司池州供電公司2）