變電站防雷接地技術分析

陳旭東

摘 要：變電站作為電力機制的重要設施之一，它能夠有效地調節電力強度等其他電力參數，它的功能發揮水平在很大程度上會影響到電網運作的平穩度。倘若變電站受到雷擊的影響，那么就會導致其他有關的電氣設施遭到毀壞，嚴重時還會引發當地區域大規模的停電，誘發一系列的危險事故。所以，不管是從供電平穩性還是從社會安全的角度出發，相關的工作人員都要越來越重視起防雷環節，嚴格秉持防雷接地設計的基本準則，靈活地采取防雷接地技術，由此提高電變站的防雷水平，防止遭到雷擊的大面積損壞。對此，筆者將詳盡地闡述變電站的接地裝置設計以及防雷接地的技術，希望能夠給同行帶來一定的參考價值。

關鍵詞：變電站;防雷接地;技術分析

1 導言

在現代社會中，無論是國家的經濟發展，還是千家萬戶的日常生活，都與電力系統有密不可分的聯系。因此，可以將電力系統稱之為社會發展的核心內容，如果電力系統一旦出現癱瘓，則很有可能使一個國家或者整個世界陷入黑暗之中，人類也無法正常的生存。電力系統中，變電站具有非常重要的作用，但是其也非常容易受到雷電的襲擊，一旦遭遇雷電的襲擊，不僅會帶來嚴重的經濟損失，還會對周圍的環境帶來巨大的危害，所以必須要不斷地提升變電站的防雷水平。

2 雷電對變電站的危害

2.1雷的直擊和繞擊危害

天空的雷云攜帶與地表相反的電荷。雷云經過變電站的避雷針或者其他地面突出物體上方的時候，突出物體的頂端電場會發生畸變。在閃電形成的過程中，從雷云底部電荷開始逐漸向地面發展。當距地面的高度不足100m時，突出物體頂部發生畸變電場的地方電荷開始往上移動。當兩者電荷匯合，則標志著閃電開始進入了主放電的階段。在安裝獨立避雷針后，避雷針附近將會有大量的散擊出現。同時也可能會出現直擊避雷針或對處于避雷針保護范圍內的物體進行繞擊。雷擊的主放電會釋放出巨大能量，雷電流通常為幾萬到十幾萬安培[1]。在這種巨大能量沖擊下，會造成建筑物倒塌、電氣設備的損壞甚至引起大爆炸，造成人員傷亡。

2.2雷電侵入波危害

雷電通常是以直擊雷或者感應雷的方式沿線路或管道等傳播途徑侵入變電站，造成變電站電氣設備的破壞。因為管道存在分布電容和電感，當管線的長度很長時，就會造成雷電的傳輸速度降低。雷電波在經過不同參數的材料時，會發生雷電波的折射和反射，波阻抗發生突變，造成電壓的突變，增加了變電站設備的危險系數。

3 因雷擊導致電力系統跳閘的因素

輸電線路的絕緣能力比較差，所以一旦遭受到雷擊，會不可避免的出現跳閘的情況，要跳閘必須要滿足以下兩個條件：第一，出現了單相接地短路的情況，也就是指因為脈絡形成了穩定的工頻電弧，從而導致了跳閘現象;第二，輸電線路的絕緣能力比雷擊的閃電過電壓要低，從而引起跳閘，但是這種情況只會存在幾十微秒的時間，電力系統沒有時間完成跳閘，因此，主要分析第一個條件，影響第一個跳閘情況的因素主要有以下幾點：

3.1線路桿塔的接地電阻值比較高

在一般情況下，如果雷擊檔距中避雷線的時候，空氣的間隙之間并不會出現閃絡的現象，當雷電的電流向桿塔的兩邊傳播的時候，會產生比較強烈的電暈，到達桿塔的時候，幅值就已經下降了許多，這時候，如果電阻值沒有那么高，就不會出現閃絡的情況。但是如果雷擊導致反擊過電壓，并且接地電阻值比較高，就會容易發生閃絡的現象，出現相間短路，從而使得電力系統跳閘。

3.2消弧線圈設置不準確

如果沒有將消弧線圈設置準確，輸電線路就會出現短路的情況，那么消弧線圈就不能夠給予足夠的補償，從而導致跳閘。

4 變電站接地裝置設計

變電站接地技術是避雷技術之中的一項關鍵構成部分，相關的工作人員利用接地裝置，就能夠有效地將雷電生成的雷擊電流轉移至地面，進而避免電力或電子等設施遇到雷擊威脅，達到維護建筑物以及設施的目標。

4.1變電站接地設計的基本準則

變電站的接地網通常就是指那些適用于變電站防雷維護及交直流運作的常見設施，它們可以有效地推動電力機制的安全運作。相關的工作人員在設計變電站接地網的過程中，務必要遵循如下幾點準則，具體來說，針對接地網，需要利用自然金屬接地物以及建筑物地基中的鋼筋予以連續搭載，同時還需要利用自然接地物作為基本條件，再輔之利用人工地體。不僅如此，相關的工作人員需要盡可能地搭載成閉合式的圓環形狀，采用統一的接地網以及一點接地手段予以接地。

4.2變電站的接地電阻要求

按照我國發布的《交流電氣裝置的接地要求》，相關的工作人員需要確保變電站內的接地裝置達到如下幾點條件，如R≤2000/I。在此之中，R的單位為Ω，這代表了在季節浮動最大化的基礎上接地電阻的最大值。I的單位是A，這代表了經過接地設施的入地短路電流量。在變電站運作的過程中，一旦遇到電壓母線事故，這些電流量就會逐步上升，這樣就很難達到R≤2000/I的既定標準。在當前所推行的接地標準之中，其接地電阻取值放寬到5Ω。不過放寬接地電阻的實際取值存在約束性，而不是全部的電阻都能夠采取5Ω的標準。如果要放寬電阻取值，那么就需要在防止轉移電位受到威脅的基礎之上，應用多方面的隔離手段。從短路電流非周期性分量影響的角度進行考量，倘若接地網電位出現了逐漸上升的態勢，那么3～10kV的避雷器就不會出現變化，即使出現了變化也不會引發損害，此時，需要利用勻壓處置的方法，同時判斷接觸、跨步電位差有沒有達到既定的標準，在項目完工之后，還需要評測、制作電位分步的曲線。

4.3合理測量變電站的接地電阻

判斷接地網有無達到既定的標準，就要求相關的工作人員利用接地網的電阻取值予以評判。同時，測量所得的接地網電阻大小很大程度上會受到測量方式以及設施的影響，通常采取電流電壓測量的手段去評測地網的實際電阻。然后利用三角形由置的手段布局接地棒以及輔助接地體，此時輔助接地體的接地電阻不可以大于10Ω。通過接地設施的電流量也不可以低于30A，電源電壓使用65～220V的交流電壓，在電壓比較小的時候予以測量較為合適。致力于減小云支路的分流效用，相關的工作人員在選取電壓表的時候，可以優先選擇高內阻表計。

5 變電站的防雷技術應用分析

5.1合理防止雷電電流

針對微機維護的調控設施，在選擇電力機制的通信線路的過程中，要求選用具備屏蔽層的電纜設施，同時還需要盡最大限度地獨立裝配強電導線，確保電纜的屏蔽層接地始終維持在一個位置。在變電站內，電力設施不但包括模擬電路，同時還包括了數字電路，因此，這些設施都需要隔離開來。如果二者不分離，就很容易受到各自的影響，甚至還會對設施有所損害。

5.2安裝浪涌的二次保護器

變電站閉合操作、靜電放電問題以及由于閃電放電問題引發的過電壓，很容易給電力設施帶來嚴重的損害，加快了它們老化的速度。針對浪涌問題的保護手段，相關的工作人員通常就會在變電站機制中增加安置浪涌二次保護器。該設施就是利用同等電位的機理，在第一時間將浪涌電流轉移至接地系統中。如果機制的過電壓問題出現，高電壓將會逐漸遏制住電子二極管成為電子元件動作，而且還會逐漸釋放出顯著的雷電電流，同時將導出的電壓鉗位調控在截止電壓內，進而高效地避免過電壓對電力設施帶來的不利影響。

5.3安裝變電站接閃器

在變電站面臨雷擊威脅的時候，此時的防雷系統就能夠采用直接攔截的方式，將雷電電流逐漸地轉移至接地網。接閃器包括兩種類別，即避雷針與避雷線。部分規模較小的變電站，會采用避雷針作為主要的接閃器，而部分規模較大的變電站，則會在變電站的結構中同時采用避雷針、避雷線作為它的接閃器。

5.4安裝變電站的避雷器

通常來說，避雷器，如圖1所示。可以有效地將那些侵入到變電站之中的雷電電流，減少到電器設施可控的絕緣強度內。現如今，在選取變電站避雷器的過程中，許多的工作人員會優先選取金屬氧化物的避雷器，有時還在此基礎上，在電氣設施內增加空氣間隙。

圖1? 避雷器

5.5科學布局避雷設施的裝配方位

當前來說，許多一體化的微機二次保護設施都被安置于高壓室中的配電閉合柜上，其中的諸多電力評測訊息都需要通過高壓配電室轉移至主控臺中，然后采取MS-525等接口的形式和通訊管控裝置進行連接。所以，通信電纜極易遭到源自閉合誤執行、電力承載波動以及強電電纜所帶來的磁場影響，這些顯著的磁場影響又會進一步提升電力評測信息的誤碼比重，嚴重時還會導致MS-525等數據接口出現毀壞。不僅如此，在溫度較高的季節，因為高壓室中的氣溫較高，微機二次保護設施內部就會因為受熱過高而產生嚴重的噪聲污染，相關的工作人員需要對此問題予以重視。

6 結語

綜上所述，現如今，提高變電站的防雷水平是確保電力機制順利運作的條件一致，同時也是提升社會供電能力的重要手段，在很大程度上能夠維持社會的運作秩序及穩定性。針對不同區域的電力設施裝置，相關的工作人員需要采用等電位的搭載及裝配電源防雷設施，選取有關于浪涌電壓的保護手段，由此才能夠確保處在不同區域的電力設施裝置的防雷功能可以有效發揮。同時，相關的工作人員還需要針對變電站所面臨的不同雷擊問題，然后綜合變電站本身的架構及運作屬性，靈活地利用防雷設施，合理設計防雷系統，采用針對性的防雷接地技術提升變電站運作的平穩性及高效性。不僅如此，伴隨變電站建設水平的逐漸提高，此時也需要逐步地提高防雷接地技術水平。

參考文獻

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