220kV變電站防雷接地設計與施工分析

王東　徐明　張杰　鄭春輝　于占龍

(國華(通遼)風電有限公司,內蒙古通遼　028000)

220kV變電站防雷接地設計與施工分析

王東徐明張杰鄭春輝于占龍

(國華(通遼)風電有限公司,內蒙古通遼028000)

隨著經濟迅速發展,為了滿足人們的生活和生產用電,電力工程逐漸增加但是很多地區的地理環境惡劣、地形非常復雜因此對于變電站的建造施工產生巨大的影響,本文就對220kV變電站防雷接地設計和施工進行詳細的分析,通過利用新材料和新技術解決導致施工困難的問題。

220kV變電站防雷設計施工措施

電力工程的規模逐漸擴大，電線架設的路徑逐漸被壓縮，也導致接地防雷的設計難度也逐漸增加，變電站的接地設計根據其具體的作用分類為保護接地、工作接地和防雷接地等，保護接地主要是防止電線的絕緣體損壞，避免其對人類動物等造成傷害等，工作接地目的就是幫助電力在傳輸過程中更加的穩定安全，防雷接地的主要目的就是防止雷電天氣避免雷電對電線、設備的損害等。在所有的接地設計中防雷接地是最為重要的，保證電力設備等不會受到雷而損壞，影響正常的生活和生產。

1　變電站接地設計

1.1接地網間距的設置

接地網間距通常的距離為5m、7m或者10m的等間距設計方式，由于受到端部效應和臨近效應的影響，中心處的電流的泄露量相對較多，因此中心部位的電勢也會比邊網孔的電勢更高，如果地網的面積逐漸增大，那么電勢的差值也會隨之變大，如果接地網間距沒有等間距設計，那么中部導體泄露的電流密度分布增大，中部導體的利用率也會提升。

1.2地網中垂直接地極布置

由于會受到水平接地極的屏蔽影響，地網接地中的垂直接地不會對其電阻產生較大的影響，但是部分設備的散流效果會在垂直接地的設計下逐漸加強，因此增設垂直接地極可以起到消除變壓器中性點、弧線圈中性點、避雷器和構架避雷針，與此同時還可以在地網的周圍一圈增設垂直接地極，從而改善散流效果，減小接地電阻。

1.3接地極的熱穩定性校驗

在進行對接地極熱穩定性校驗時一般采用短路電流的穩定值來操作，在主干線路中短路電流會直接向左右兩側分流，主干線在采購時應盡量減少考慮金屬規格的，主要是因為主干線非常容易遭到腐蝕，主干線的截面積計算公式如下所示:

上式中Sjd指的是最小的接地線截面積，單位用mm2表示;Iid指的是流過接地線的短路電流穩定值，其單位中A表示;td指的是繼電保護器實施保護的時間，一般的在計算時220kV一般保護時間為1s; C表示接地線材料的熱穩定系數，系數會根據材料的不同而有所區別。

1.4接地引下線設計

在接地引下線的設計過程中對變壓器的中性點和和中和各個干線和之地網之間的相互連接，設計時一定要保證其符合熱穩定校核的要求。在變電站中比較重要的設備均需要使用2根接地引下線，但是其接線點不能和主接地網相同。

2　接地施工

(1)在施工過程中肯定有很多橫向和縱向的接地體，可以通過使用熱焊接的方式將各種金屬規格的接地體焊接在一起，這樣能夠提升接地體的使用壽命，研究表明如果將純度為97%的銅金屬連接器相互連接，那么其使用壽命會更長;(2)變電站的主接地網建設完成之后再對其接地電阻進行測量，接地電阻會受到季節和溫度的變化而有所浮動，但是全年監測中必須保證其電阻值在0.5Ω以內。如果檢測的電阻值較高，那么可以通過增加地網的面積、深埋接地體等方式來起到降低電阻的效果。(3)在變電站室外還應該進行鋪設接地網，深度為距地面0.8m，穿道的長度約1m左右。等鋪設好接地網絡之后在使用接地線將室內的各個設備進行接地連接，一般的接地引上先都會鋪設在建筑結構的墻體內，同時在變電站的建筑左右兩側均要裝設一個接地電阻的檢測點，以供隨時了解電阻情況。(4)對于配電綜合樓以及電纜溝等的接地網施工，應該在電纜溝或者配電綜合樓地下約1m左右進行埋設，埋設時盡量選擇使用新鮮土質。(5)在變電站附近很容易差生較大的電勢，從而影響人們的生命安全，因此在在進入變電站的公路打造成瀝青結合混凝土的地面，四周的圍欄盡量選擇木質或者其它不會導電的材質，對于已經投入使用的變電站中金屬材質的圍欄應該做好接地的措施。(6)在變電站內所裝設的各種避雷設備，其電壓線在接地的過程中盡量采用“就近原則”，對于室外的避雷涉筆在接地是盡量使用垂直接地體。(7)在室外的接地線中務必使用穿墻套管將其包裹，同時對于每組接地線均要引至主干線上，其目的就是保護工作人員和設備的安全。(8)對土壤電阻大地區降阻處理，一般有三種方法，其一是從土壤電阻率低的地區引入接地極，其二是深埋接地極，該種方法非常適用于地下有金屬礦體、水位較高或者凍土的地區;其三是使用降阻劑來置換具有高電阻的土壤。

3　設計注意要點

3.1線路避雷器的應用

在配電網絡正常運行的過程中造成線路損壞甚至自動跳閘的主要原因線路遭受雷擊，因此在遇到線路故障時應該立即進行就地消納措施，通過統計的數據將雷擊的數據進行統計計算，然后在220kV的雷區應該進行線路的防雷措施，比如增設避雷器或者引雷針等設備，阻止雷電電流損傷變電站的其它設備。

3.2配電網絡運行中斷開斷路器設計

在雷擊遭受線路損傷的情況下，斷路器端口也很容易受到過電壓的損傷，因此可以在線路兩側部位增設避雷器。通過安裝避雷器等設施能夠降低雷擊的幾率，但是線路的感應雷電流仍然會導致斷路器發生斷開的情況，因此斷路器的安全仍然無法得到保障。已經投入使用的變電站應該根據運行的情況適當的增加避雷器的安裝，對于在新建的220kV變電站中特別是那些山區容易遭受雷擊的區域，應該設計之初就應該考慮使用線路避雷器。

4　結語

在變電站設計和施工過程中一定要考慮影響配電網絡運行安全和穩定的各個因素，在所有的因素中，雷電是危害最大，影響最為嚴重的因素之一，所以在設計的過程中一定要加強對防雷的設計和施工要求，通過科學合理的防雷接地設計能夠使電力企業在投入資金一定的情況下盡可能的提升防雷的效果，在施工的過程中一定要采取相應的措施，比如增設避雷器等，減少雷電對于變電站的影響。再投入使用之后應該加強對防雷設施的維修和養護，促使電力運行的安全可靠。

[1]張九峰,冀紅敏,陳如意.巖石地區220kv變電站接地系統施工方法[J].科技與企業,2012(18).

[2]計偉,張國曉.220kV變電站防雷接地設計與施工分析[J].機電信息,2013(18).