35kV變電站的防雷與接地探討

摘要：35kV變電站的防雷接地是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，也是確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。為此，在具體工程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇防雷接地措施，只有這樣，才能為變電站的正常運(yùn)行提供可靠保障。文章首先分析了雷電對(duì)35kV變電站的主要入侵途徑，并在此基礎(chǔ)上提出35kV變電站的防雷接地保護(hù)措施，提高變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：35kV變電站；防雷；接地；雷電災(zāi)害事故；電氣設(shè)備；雷電流

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0136-02

1 雷電對(duì)35kV變電站的主要入侵途徑分析

通過(guò)對(duì)大量的雷電災(zāi)害事故進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，雷電流一般會(huì)經(jīng)由以下三種途徑侵入至35kV變電站，并對(duì)站內(nèi)的電氣設(shè)備造成雷擊損壞：

1.1 經(jīng)由電源線入侵

當(dāng)感應(yīng)雷過(guò)電壓達(dá)到一定幅值后，雷電波便會(huì)沿著線路向變電站內(nèi)傳輸，雖然雷電流經(jīng)過(guò)進(jìn)線段以及母線側(cè)的避雷器后會(huì)被削弱，但其幅值仍然較高，這部分較高幅值的電壓經(jīng)由變壓器繞組間的電磁耦合作用感應(yīng)到變壓器的低壓側(cè)，最終會(huì)耦合至低壓二次系統(tǒng)。如果電壓幅值大于變電站內(nèi)二次設(shè)備電子元器件的最大耐壓值，便會(huì)導(dǎo)致設(shè)備被擊穿，從而影響變電站正常運(yùn)行。

1.2 經(jīng)由信號(hào)線入侵

通常情況下，當(dāng)雷電波通過(guò)天線或是衛(wèi)星等信號(hào)線時(shí)，其便會(huì)被轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的電流或是電壓信號(hào)，如果此時(shí)的電流或電壓信號(hào)高于變電站內(nèi)二次設(shè)備的整定值，就會(huì)造成二次設(shè)備損壞。雖然經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化之后的電流或電壓信號(hào)也會(huì)被防雷裝置所削弱，但是在微機(jī)綜合保護(hù)或是監(jiān)控裝置上的電流或電壓值仍然相對(duì)較高，故此其也會(huì)對(duì)站內(nèi)的二次設(shè)備造成危害。不僅如此，信號(hào)線當(dāng)中流過(guò)的電流或電壓經(jīng)過(guò)電磁或電容耦合后，會(huì)產(chǎn)生出較高的過(guò)電壓，這部分電壓會(huì)對(duì)電源線或通信線路的正常運(yùn)行帶來(lái)一定程度的影響。

1.3 經(jīng)由接地線入侵

當(dāng)雷電直接擊中避雷線或是避雷針時(shí)，雷電流會(huì)經(jīng)由防雷引下線被導(dǎo)入到大地當(dāng)中，然而，由于大地本身電阻的原因，進(jìn)入到地下的電荷無(wú)法與大地電荷完全中和，由此一來(lái)，便會(huì)引起地電位的局部上升，這部分較高的電壓施加在變電站內(nèi)的二次設(shè)備上，會(huì)對(duì)設(shè)備造成極大程度的危害。

2 35kV變電站的防雷接地保護(hù)措施

為了有效降低雷擊對(duì)35kV變電站的危害，必須采取合理、可行的防雷接地措施。

2.1 進(jìn)線段的防雷措施

對(duì)于35kV變電站而言，其進(jìn)線一般有兩種情況：一種是架空進(jìn)線，另一種則是電力電纜進(jìn)線。鑒于此，在進(jìn)行防雷時(shí)，應(yīng)針對(duì)這兩種分別采取不同的防雷保護(hù)

措施。

2.1.1 架空進(jìn)線段防雷。對(duì)于此種情況，可在距離變電站1～2km的某段線路上采取防雷防護(hù)措施。進(jìn)線段防雷保護(hù)最為重要的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和侵入波陡度。如果是全線都沒(méi)有加裝避雷線的線路，則可在距離變電站1～2km的某一段進(jìn)線上架設(shè)避雷線，其保護(hù)角可設(shè)置為20°左右；若是全線有避雷線保護(hù)的線路，則可將變電站附近2km左右的某一段線路列為進(jìn)線保護(hù)段，在這段線路內(nèi)，避雷線的保護(hù)角可以有所減小，具體減小至何種程度，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)計(jì)算進(jìn)行確定。因?yàn)樵谶M(jìn)線段的位置處采取了有效的防雷保護(hù)措施，從而降低了該段線路內(nèi)落雷的概率，而該段線路外的落雷，在侵入變電站的過(guò)程之中，雷電本身的幅值也會(huì)受到一定程度的限制，這樣便可以達(dá)到有效的防雷保護(hù)效果。

2.1.2 電力電纜進(jìn)線防雷。針對(duì)此種情況，可以在電力電纜的進(jìn)線側(cè)或是出線側(cè)加裝相應(yīng)的電壓等級(jí)的避雷裝置。由此不但能夠防護(hù)操作過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)電壓，而且還能起到防護(hù)雷擊過(guò)電壓的作用。

2.2 母線段的防雷措施

35kV變電站母線是匯集、分配、傳送電能的通路設(shè)備，由于變電站母線在運(yùn)行過(guò)程中有巨大電能通過(guò)，一旦發(fā)生短路就會(huì)承受較大發(fā)熱和電動(dòng)力效應(yīng)，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)母線安裝避雷器，避免母線遭受雷擊發(fā)生短路，確保變電站運(yùn)行安全。根據(jù)電壓等級(jí)的不同，在變電站每組母線上裝設(shè)相應(yīng)的閥式避雷器或金屬氧化物避雷器，避雷器要用最短的接地線相連于配電裝置的主接地網(wǎng)，并在配電裝置附近裝設(shè)集中接地裝置。同時(shí)，保證避雷器的保護(hù)范圍可完全覆蓋被保護(hù)設(shè)備，被保護(hù)設(shè)備與避雷器之間的距離要滿足最大距離要求。

2.3 直擊雷的防護(hù)措施

獨(dú)立的避雷針應(yīng)安裝在獨(dú)立的接地裝置上。特殊情況下，工頻接地電阻在非高土壤電阻率地區(qū)不能大于10Ω，必要時(shí)可將主接地網(wǎng)直接與接地裝置相連，從而降低兩者的接地電阻。為了有效防止直擊雷經(jīng)過(guò)接地網(wǎng)對(duì)35kV變電站設(shè)備造成反擊，應(yīng)要求主地網(wǎng)的地下接地點(diǎn)和變電站設(shè)備的接地體長(zhǎng)度不得小于15mm，這樣可使接地體傳播的雷電過(guò)電壓相對(duì)衰減，減輕對(duì)變電站設(shè)備的危害程度。此外，不宜在人流出入頻繁的地方設(shè)置獨(dú)立避雷針，如若必須在道路或出入口等地設(shè)置獨(dú)立避雷針，則必須鋪設(shè)瀝青地面，并且保證避雷針與其他接地設(shè)置之間的距離超過(guò)3m。

2.4 變壓器的防雷措施

在35kV變電站中，變壓器是最為重要的設(shè)備之一，它的防雷保護(hù)也是變電站防雷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變壓器中性點(diǎn)絕緣主要有以下兩種情況：一種是全絕緣，另一種是分級(jí)絕緣。當(dāng)中性點(diǎn)為全絕緣時(shí)，無(wú)需采取專門的防雷保護(hù)措施，但必須注意的是，如果變電站內(nèi)只有一臺(tái)變壓器，并且該變壓器的進(jìn)線只有一路時(shí)，則需要在中性點(diǎn)位置處加裝一組與變壓器繞組首段電壓等級(jí)相同的避雷器；中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣時(shí)，必須加裝與該點(diǎn)位絕緣等級(jí)相同的避雷裝置，以此來(lái)提高變壓器的安全性。

2.5 接地保護(hù)措施

對(duì)于35kV變電站可采取如下接地保護(hù)措施：

2.5.1 保護(hù)接地。這是變電站接地系統(tǒng)當(dāng)中最為常用的保護(hù)措施之一，具體可分為以下兩種情況：一種是高壓系統(tǒng)接地。即一臺(tái)設(shè)備或是一組相連的設(shè)備利用一根引下線進(jìn)行獨(dú)立接地，其能夠?qū)^大部分不良情況起到有效的預(yù)防作用；另一種是低壓系統(tǒng)接地。通常情況下，35kV變電站可采用IT系統(tǒng)，工程實(shí)踐表明，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性比較高。

2.5.2 屏蔽接地。比較常見(jiàn)的形式有以下三種：建筑物屏蔽接地、低壓電纜屏蔽層接地和弱點(diǎn)設(shè)備接地。通過(guò)屏蔽接地不但可以有效減少變電站內(nèi)弱電設(shè)備所帶來(lái)的阻礙，從而保持設(shè)備本身的獨(dú)立性，同時(shí)還能顯著降低來(lái)自于外界的電磁干擾，為變電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供有利的條件。此外，通過(guò)在屏蔽體與干擾源金屬殼間做成的永久性電氣連接，可以將相應(yīng)的電磁干擾轉(zhuǎn)入到大地當(dāng)中，進(jìn)一步確保了變電站運(yùn)行的安全性。

2.5.3 邏輯信號(hào)接地。這種接地措施又被稱之為信號(hào)接地。通常情況下，在設(shè)備外的數(shù)據(jù)線與遠(yuǎn)距離的設(shè)備進(jìn)行通信的過(guò)程中，會(huì)引起瞬時(shí)或是高頻電噪聲，這樣一來(lái)，會(huì)使信號(hào)的傳輸質(zhì)量受到影響。所以，采用邏輯信號(hào)接地時(shí)，不可亂接。由于低噪聲以及電壓不穩(wěn)定都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，而瞬時(shí)的高電壓則會(huì)造成芯片損壞，故此，強(qiáng)弱電混接的處理成為關(guān)鍵之所在。具體操作中，可通過(guò)設(shè)置零電位母線來(lái)解決這一問(wèn)題。母線的接地點(diǎn)可與強(qiáng)接地保持一定的距離，同時(shí)，還要確保接地母線的長(zhǎng)度合理。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，35kV變電站的防雷接地是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，也是確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。為此，在具體工程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇防雷接地措施，只有這樣，才能為變電站的正常運(yùn)行提供可靠保障。

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作者簡(jiǎn)介：王文燦（1975-），云南墨江人，云南電網(wǎng)墨江供電有限公司電力工程師，研究方向：電力安全管理。