淺談礦區供電網絡防雷接地改造

楊彩萍

（汾西礦業（集團）有限責任公司供用電分公司，山西介休 032000）

1 礦區供電網絡現狀

山西是我國的第一產煤、輸煤大省，作為以煤炭產業為主導的汾西（礦業）集團擁有獨立的供電網絡，并且網絡規模相當大。汾西（礦業）集團電網是以110 kV、35 kV、10 kV、6 kV等電壓級組成的供電網，隨著企業對電能的需求越來越大，對供電可靠性的要求越來越高，伴隨著電網的發展，雷擊供電線路引起的跳閘停電、打壞電氣設備的事故也日益增多。許多礦井是重瓦斯礦井，極具危險性，供電的安全直接關系到通風系統的運轉，一旦發生電網遭受雷害事故造成停電，通風系統停運，礦井內的瓦斯濃度會迅速上升，極易起火爆炸，不僅帶來不可估量的經濟損失，而且還嚴重威脅到礦工的生命安全[1-3]。

近年通過深入研究和分析已有輸電線路和變電站防雷接地措施的缺陷和不足，結合已有輸電線路和變電站的故障統計資料和線路走廊沿線的地理環境及雷電活動情況，并充分考慮雷擊形式的多樣性，針對輸電線路和變電站設計出綜合防雷措施，從根本上解決輸電線路和變電站雷害事故多發的問題，具有非常好的實用性，為電網可靠、穩定運行提供了可靠保障，進而無形的提高了電網的經濟效益，并可以在礦區其他供電線路上推廣。

2 高壓線路防雷改造措施

線路防雷改造是以“差異性、精細化、系統性”的防雷思路，由點到面，由單個設備防雷到系統防雷配合，引進先進技術和專利技術，合理選配使用防雷元件，重點防止雷電波對線路器件及變電站主要設備損傷，降低雷擊跳閘率，提高供電可靠性。

（1）在輸電線路絕緣子兩端并聯可調式過電壓保護裝置；加裝可調式過電壓保護裝置可以改變接地短路電弧通道提高弧道絕緣恢復速度，促使接地電弧快速熄滅，降低了配電線路雷擊建弧率，進而降低雷擊跳閘率。

（2）桿塔接地改造，改造變電站進、出線前10級桿塔的接地裝置，重點降低沖擊接地電阻；實踐證明，在水平接地體周圍施加高效膨潤土降阻防腐劑的環形接地極，對降低桿塔的沖擊接地電阻效果明顯。

（3）線路進變電站段改造；設置進線段保護防止線路侵入波對變電所的危害。據調查絕大多數變配電所雷害事故都是由線路侵入的雷電過電壓造成的，主要是線路的絕緣水平一般都較高，而變配電所電氣設備絕緣水平較低，為配電線路與變配電所在絕緣配合上存在的矛盾，采用配電型可調過電壓保護間隙：

1）設置線路進變電站的前10級桿塔為進線段保護，即從第10級起逐級降低過電壓保護裝置間隙動作值，至終端桿與變電站設備絕緣相配合；

2）對線路前10級桿塔架設耦合地線。一是增大避雷線與導線之間的耦合系數，從而減少絕緣子串兩端電壓的反擊電壓和感應電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時向相鄰桿塔分流的雷電流。

3 變電站防雷改造措施

3.1 改造變電站接地裝置優化防雷沖擊接地

對變電站接地裝置進行改造，特別是對防雷設備接地進行沖擊接地優化。雷電流在通過引下線導向避雷針地網或變電站地網泄放時會因雷電流的通過而產生較大的電位差可能會引起反擊。為了避免反擊現象，需要對主要設備以及主要泄流裝置鋪設接地沖擊均壓環，同時接地均壓環也可起到降低接地電阻和屏蔽干擾的效果，并在一定程度上起到等電位連接的作用。

（1）鋪設接地均壓環

如圖1所示，沿變電站高壓主控室鋪設環形水平接地網，再在離環形水平接地網的外圈3 m處鋪設另一根環形水平接地網，水平接地網的邊角處應改造成圓弧形狀避免尖角放電，然后再把兩環形接地網如圖所示每隔5 m連接起來，在聯接處打入一根1.2～1.5 m的垂直接地極。

圖1 柳西110 kV變電站接地網改造俯視圖

水平接地體施加降阻劑。對水平接地體可先開挖如圖2所示的溝槽，待溝槽挖好后可進行水平接地體的鋪設和焊接，然后把水平接地體墊地，再倒入GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑粉，把水平接地體均勻的包裹在中間，在聯接處打入一根1.2～1.5 m的垂直接地極；然后加水洇透，用細土回填，并分層夯實。如山區取水困難，也可施加干粉待下雨后讓降阻劑自己吸收水份，但降阻劑的生效較慢，一般要待一個雨季之后。回填土切記不要用碎石，沙子和垃圾回填。

（2）穩定接地參數

圖2 水平接地網改造剖視圖

針對山西礦區土壤易干燥，保水性差的特點，和礦區變電站防雷接地裝置的布局，用保水性能好，防腐性好的GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑，降低防雷設備沖擊接地阻抗，改善沖擊電位分布，穩定接地參數，確保在防雷設備動作時，在防雷接地裝置上的電位升高不對被保護設備的絕緣構成威脅。

3.2 整改、規范、完善變電站內的防雷設備

（1）更換或拆除各種型號的組合式過電壓保護器。

（2）規范避雷器的選型、試驗、安裝及運行維護，選擇正規廠家生產的、參數合適的避雷器作為設備的防雷保護裝置。

（3）改造存在問題的直擊雷防雷措施。

（4）對電容電流超過10 A的變電站安裝預調式消弧線圈進行補償，使補償后的殘流小于系統的熄弧臨界值。

（5）對35 kV主變壓器，35kV系統電容電流不超標的變壓器，為了防止線路三相進波打壞變壓器繞組中性點，應對35 kV中性點套管引出安裝35 kV氧化鋅避雷進行保護。

3.3 完善、規范變電站防雷設備和接地裝置試驗

（1）定期采用正硧的試驗方法對變電站的避雷器、計數器進行全面的預防性試驗，通過試驗及時淘汰不合格的防雷設備。

（2）采用正確的試驗方法對變電站的接地裝置的工頻接地阻抗、跨步電壓、接觸電壓、電位分布、設備接地導通等項目進行全面的試驗。

（3）測量各站6～35 kV系統電容電流值，對電容電流超過10 A的變電站安裝預調式消弧線圈進行補償，使補償后的殘流小于35 kV系統的熄弧臨界值。

3.4 強化完善變電站主設備的技術監督和管理

（1）加強充油設備的油色譜監督，常規的預防性試驗項目并不能及時發現充油設備的潛伏性故障，而絕緣油的氣象色譜分析則能在運行中通過分析油中微量特征氣體的含量和比值及時發現主設備的潛伏性故障。要針對各類不同的設備制訂絕緣油色譜分析的周期和標準，及時跟蹤設備的運行情況，在故障的初期及時的進行處理和預防，從而防止主設備發生設備損壞事故。

（2）要對GIS組合電器采用先進行在線監督技術，當GIS內部有異常放電聲音時可及時發現，及時報警，及時處理，避免事故發生。

（3）健全、完善變電站設備的技術檔案和各站圖紙資料，健全變電站的運行日志，對出現的雷害故障要從技術層面上深抓不放，找出存在的技術問題和防范改進措施并進行改造。

4 防雷接地改造取得的效果

隨著集團公司煤炭主營市場的不斷擴大，對各礦井下供電的安全性、可靠性和連續性提出了更高的要求，而礦井供電系統抵御雷電災害的能力需要進一步提高，此次，通過以上防雷接地技術的改造，有效地解決了我礦區電網現有供電系統的隱患，避免了雷電事故的發生，進一步鞏固了供電網絡的安全可靠運行。

5 結語

人類步入21世紀，經濟、科技等各個領域得到了高速發展，同時人們對于電力供應的要求與日俱增，而當下保障電力供應的安全、有序，是我國經濟發展中的重要環節之一，而防雷接地工作是一項系統、龐大的工程，一旦出現問題將勢必會對整個供電系統的安全、正常工作產生影響，所以加強輸電線路、變電站的保護工作，避免雷電事故的發生，進而增加整個電網的可靠、安全程度，是一項造福于人民的崇高工作。

［1］謝廣壘.220 kV高壓輸電線路防雷接地技術探討［J］.機電信息，2011（27）：3-36.

［2］周兆華.220 V配電系統的防雷保護［J］.機電工程技術，2014（7）：215-217.

［3］吉智，吳雪冰，吳慎山.智能建筑的防雷接地設計［J］.現代建筑電氣，2010（8）：41-44.