有關(guān)110kV變電站的防雷接地設(shè)計(jì)的研究

余秀靜 李舜

摘要：對(duì)變電站進(jìn)行防雷接地處理，可以最大程度地避免雷電災(zāi)害對(duì)電氣設(shè)備的影響，保證變電站能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，減少安全事故的發(fā)生。因此，必須要加強(qiáng)110kV變電站的防雷措施，加強(qiáng)其防雷接地技術(shù)的效果和作用，從而達(dá)到盡可能的完善110kV變電站防雷接地技術(shù)，為供電網(wǎng)絡(luò)提供更可靠安全的供電環(huán)境。本文主要分析了110kV變電站防雷接地設(shè)計(jì)的原則，并探討了變電站防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及110kV變電站接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：110kV；變電站；防雷接地；設(shè)計(jì)

1分析110kV變電站防雷接地設(shè)計(jì)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(shí)際出發(fā)，根據(jù)不同區(qū)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(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、地理地質(zhì)條件環(huán)境、生態(tài)環(huán)境以及線路周邊環(huán)境等要素，經(jīng)過(guò)實(shí)地考察后，設(shè)計(jì)出安全可靠又符合實(shí)際的防雷措施，以此達(dá)到110kV變電站的防雷目的。此外，還需要進(jìn)行對(duì)110kV變電站分段評(píng)估，對(duì)有可能發(fā)生事故，或已經(jīng)破損的線路進(jìn)行維修或評(píng)估補(bǔ)充等，將可能造成的雷擊現(xiàn)象的影響盡可能的減少，以此使110kV變電站能夠更加安穩(wěn)運(yùn)行。

2變電站防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1合理選擇避雷器

如果雷電直接作用于電氣設(shè)備，將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大雷電流，進(jìn)入電氣設(shè)備后對(duì)其造成損害，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)l(fā)生安全事故。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇合適的防雷設(shè)備進(jìn)行安裝，來(lái)降低雷電流對(duì)電氣設(shè)備的影響。對(duì)于避雷器的選擇，需要以110kV變電站實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為依據(jù)，考慮被保護(hù)設(shè)備運(yùn)行方法與絕緣情況，并分析當(dāng)?shù)乩纂姎夂虬l(fā)生概率與影響范圍，然后選擇避雷、防雷設(shè)備形式。一般情況下，不大于10kV的配電系統(tǒng)可以選擇用普通閥型FS；3～220kV范圍內(nèi)的發(fā)電廠與110kV變電站，配電裝置則應(yīng)選擇普通閥型Fz；不大于220kV的配電系統(tǒng)則應(yīng)更具其限制電壓，選擇用FCZ型。另外，對(duì)于選擇的避雷設(shè)備，要保證其額定電壓符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)額定電壓要求。

2.2避雷設(shè)備安裝

對(duì)避雷設(shè)備設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要保證能夠充分發(fā)揮其所具有的功能，一般對(duì)于電壓為110kV及以上變電站，防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，將所選擇的避雷針安裝在配電裝置架構(gòu)上，且要將保護(hù)線路與配電裝置門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效連接，提高避雷效果。在實(shí)際作業(yè)中，對(duì)變電站進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，應(yīng)提前分析當(dāng)?shù)乩纂姲l(fā)生實(shí)際情況，確定避雷針數(shù)量與高度，確保避雷針?lè)雷o(hù)范圍可以將變電站全部囊括在內(nèi)。其中，以其中一支避雷針為對(duì)象進(jìn)行計(jì)算。即當(dāng)被保護(hù)設(shè)備高度大于或等于避雷針實(shí)際高度的2倍時(shí)，則（避雷針高度-被保護(hù)設(shè)備高度）×高度影響系數(shù)=避雷針保護(hù)范圍。其中，如果避雷針高度小于等于30m，則高度影響系數(shù)為1；如果被保護(hù)設(shè)備實(shí)際高度小于避雷針高度的1/2，則保護(hù)范圍為避雷針高度的1.5倍與被保護(hù)設(shè)備實(shí)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(shù)為5.5。

3分析110kV變電站接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1接地網(wǎng)材料

在110kV變電站接地時(shí)，必須保證接地網(wǎng)材料的接地電阻和接地電流符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，盡可能延長(zhǎng)接地電網(wǎng)的使用壽命。一般接地網(wǎng)使用壽命與地上設(shè)施設(shè)計(jì)使用年限相符合。所選接地網(wǎng)材料要具有較高的穩(wěn)定性，尤其是隨著外界環(huán)境的變化接地電阻值的變化。如果選擇將鐵材料磨碎，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕程度的增加；如果選擇銅質(zhì)材料接地網(wǎng)，其受外界環(huán)境影響較小，因腐蝕問(wèn)題造成電阻的增加也比較緩慢，接地網(wǎng)性能更為穩(wěn)定。但是銅的成本高，不適合綜合應(yīng)用。為了解決這個(gè)問(wèn)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(dǎo)致較低的電阻，接地電阻隨著時(shí)間的推移趨于穩(wěn)定。技術(shù)原理即通過(guò)化學(xué)藥劑產(chǎn)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(diǎn)做好防腐處理。另外，也可以選擇應(yīng)用石墨接地體，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中接地電阻可以維持在一個(gè)穩(wěn)定性的狀態(tài)，而且具有較高的性能穩(wěn)定性。

3.2接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)，需要明確提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，以及確保人身安全的目的，要對(duì)變電站內(nèi)所有電氣設(shè)備外殼進(jìn)行接地處理。110kV變電站內(nèi)所存電氣設(shè)備種類、數(shù)量眾多，而且具有不同的作用，為了保證其進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)備接地，需要設(shè)置一個(gè)總接地裝置。對(duì)于部分存在接地困難的110kV變電站，可以選擇用絕緣臺(tái)進(jìn)行電氣設(shè)備維護(hù)。對(duì)于人工接地部分，要保證電氣設(shè)備所處位置附近區(qū)域電壓可以均勻分配，而且大接地短路電流電氣設(shè)備要安裝環(huán)形接地體與均壓帶。

3.3接地網(wǎng)布置

選擇地面扁鋼的尺寸，然后設(shè)置接地網(wǎng)。變電站配有水平接地和垂直接地的封閉接地網(wǎng)，并提供壓力帶。以某110kV變電站接地網(wǎng)布局為例，對(duì)混凝土設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明。其具體布局參數(shù)為水平網(wǎng)格，矩形，垂直13，水平16，每間距約5m，地面深度約0.8m，接地網(wǎng)格外緣封閉，外緣角應(yīng)為制成電弧，不小于壓力帶間隔半徑的一半，內(nèi)部接地壓力水平與站臺(tái)入口設(shè)置為壓力帶的“上限”。所有這些做法都應(yīng)在施工圖中進(jìn)行說(shuō)明。站內(nèi)垂直接地極采用直徑50mm，長(zhǎng)度為2.5m的鋼管，敷設(shè)于地下0.8m處，頂端與水平接地體焊接，間距應(yīng)大于接地極長(zhǎng)度的2倍。由于在大中型地網(wǎng)中，垂直接地體對(duì)降低接地網(wǎng)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(qiáng)沖擊電流擴(kuò)散而裝設(shè)集中接地體，其他部位只設(shè)計(jì)少量接地極。如果今后實(shí)測(cè)接地電阻過(guò)大，則可以打入長(zhǎng)達(dá)幾米甚至十幾米的深井接地極來(lái)降低總接地電阻。為減少屏蔽，深井接地極最好放在接地網(wǎng)四周。

4結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)110kV變電站進(jìn)行防雷接地設(shè)計(jì)，應(yīng)該要明確110kV變電站安全運(yùn)行的目的，確定防雷接地技術(shù)要點(diǎn)，遵循專業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，做好各個(gè)環(huán)節(jié)的分析。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要針對(duì)不同情況選擇相應(yīng)的處理措施，確保所有參數(shù)的合理性，提高設(shè)計(jì)方案可操作性與有效性，降低雷電災(zāi)害對(duì)電氣設(shè)備的影響。

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（作者單位：池州電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院1

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