變電站防雷接地系統探究

劉凌波，方林艷，明戰起

(河南九域博慧方舟咨詢發展有限公司，鄭州 450000)

人們生活水平不斷提高，居民生活用電和工業用電量顯著增加。變電站是重要的電壓轉換場所，可以實現低壓電和高壓電轉換，將發電設備產生的低壓電轉換成高壓電用于電力輸送。變電站電力系統的穩定運行對供電質量有著非常重要的影響。自然雷電給人們生活帶來了很大危害，電力系統愈加重視防雷接地系統安全設計。隨著電網規模不斷擴大，變電站電力系統管理工作變得更加復雜。為提升供電質量，實現變電站穩定運行，應采取相應的雷電防護措施，做好變電站防雷接地線路設計和安裝，保證變電站安全可靠運行。防雷接地主要是消除雷電和靜電對變電站電力系統的危害，防止發生觸電事故和斷路故障。安裝時，要按規范安裝防雷接地裝置和線路，確保變電站正常運行。應明確變電站防雷接地設計的重要作用，了解變電站遭受雷擊災害原因，制訂變電站防雷接地有效應對措施，保證變電站電力系統良好運行，提升供電系統穩定性。

1 變電站防雷接地設計的重要作用

變電站是電力系統的重要組成部分，它可以實現高低壓轉換，將發電廠的高壓電轉化為供人們使用的低壓電，其正常運行對于穩定供電有著非常重要的作用。當遇到雷電暴雨天氣時，雷電產生的靜電會損害變電站電力系統，輕則導致系統斷路，嚴重的可能導致變電站裝置損壞，所以雷擊對變電站電力系統的危害較大。如果雷電進入了控制保護系統中，有可能導致保護設備發生誤動和拒動，造成嚴重事故，帶來巨大經濟損失。合理設計防雷接地系統，可以盡快將雷擊靜電產生的負荷轉移到大地，靜電負荷互相中和，使電壓消失，以避免雷電對變電站的危害。為提升電力系統運行的穩定性，保證變電站正常運行，一定要按照規范要求設計和安裝防雷接地措施，及時消除雷電電壓，防止電力系統出現故障和安全事故。

2 變電站遭受雷擊災害的原因

在雷電多發地區，變電站極有可能遭受雷擊，如果沒有按照規范要求安裝防雷接地安全保護措施，雷電產生的電荷將通過電線進入系統，造成電力系統斷路等故障。變電站遭受雷擊災害的原因主要有以下幾方面：

2.1 電源線引入雷電

變電站安裝防雷接地保護時，沒有考慮到電源線的防雷節點保護措施。雷雨天氣時，變電站附近上空的雷電產生瞬時高壓電荷，通過電源線進入電力系統，直接導致電源系統崩潰，使得系統斷路，電源停止工作，情況嚴重的可能會損壞電源內部元件，引發系統故障。

2.2 通信線及網線引入雷電

發生雷電時，高壓產生的瞬時電荷會影響變電站系統中信息網絡的正常運行，過高的電荷會對信號產生干擾，影響通信功能。如果雷電電壓較大，電勢差過大，會使通信端口損壞，引發通信故障。

2.3 接地不規范

進行變電站防雷接地安裝時，最主要的是將雷電產生的電負荷傳遞到大地中，與大地中的電荷抵消。進行防雷接地時，如果沒有按照標準和規范安裝，會導致接地點之間存在電位差，這樣產生的電壓會再次進入系統，影響系統正常運行，如果電勢差過高，電壓會損壞系統中的設備，引發設備故障，不利于變電站電力系統的正常運行。

2.4 地網結構問題

通常情況下，變電站使用的接地裝置是水平接地極，外緣不開啟，內部采用相應的接地網。傳統設計采用的是等間距布置，由于端部效應和鄰近效應的作用，導體之間的電流不均勻，接地網周圍的導體散流是中間導體散流的3倍，所以，地網邊緣的電場強度較高，且電網電位分布不均勻，造成地網面積不斷擴大，網孔電量不斷增加。點位分布不均勻容易導致雷電產生的電荷順著接地線傳遞至大地產生瞬時電壓，影響變電站的正常運行。所以，在布置導體間距時，間距最好不相等，這樣可以有效解決電位梯度不均勻的問題。

3 做好變電站防雷接地的有效措施

為保證變電站電力系統的穩定運行，一定要做好變電站防雷接地工作，接線時，要按照防雷接地設計原則和規范進行線路安裝，避免雷電電荷進入變電站電力系統，通過保護接地將雷電電荷及時抵消。對于一些重要的通信裝置，要消除雷電電壓對通信系統的干擾，可以安裝抗干擾器，防止雷電帶來的影響。

3.1 準確屏蔽雷電流

為避免雷電產生的瞬時電壓進入電力系統，一定要做好電源線路和電力系統的保護，要保證線纜質量，盡量使用抗干擾線纜，以有效屏蔽雷電流。為確保變電站的正常運行，要在系統中加入保護裝置，如果雷電電壓進入系統，要能及時識別并自動斷路，斷路過程中，可以將雷電電壓降為0，然后盡快恢復電力系統的正常運行，避免雷電電壓損壞設備。

3.2 安裝防雷接閃器

對于雷電天氣較多的地區，可以安裝防雷接閃器來引導雷電電壓。在電力系統前端安裝攔截裝置，當發生雷電時，攔截裝置可將產生的電荷引導至大地中，避免系統產生電壓，保證變電站穩定運行。

3.3 安裝變電站避雷器

在變電站最高的位置安裝避雷器可以有效避免雷電對變電站造成危害。避雷器是一種特殊的金屬裝置，它可以將雷電產生的電壓降到允許范圍內，這樣即使線路進入了部分電壓，也不會產生很大的影響。我國主要安裝避雷器和接地線來消除雷電危害，這種防雷接地措施成本較低，效果較好。

3.4 合理布置避雷裝置位置

為提升變電站運行的安全性，大多數保護裝置會設置在高壓電室，傳輸電力信息時，由主控臺電纜傳送，使信息接口和通信終端機實現信息互通。但通信電纜常受到失誤開關操作、電力負荷和強電電纜磁場的影響，導致電力信息誤碼率升高。為消除雷擊對通信的干擾，要合理確定避雷裝置安裝位置，保證變電站安全運行。

4 結語

變電站是電力系統重要的電壓轉換場所，它的正常運行對供電質量有著重要影響。我國用電需求不斷增加，提升供電水平已成為電力行業研究的重點。為保證變電站穩定運行，消除雷電對變電站的影響，要按照防雷接地設計原則和規范做好防雷接地安裝，消除雷電對電力系統和通信系統的影響。針對不同雷電災害和原因，合理設計防雷接地裝置，加強接地保護措施，消除雷電危害，提升我國變電站電力系統運行的穩定性。