某變電所的防雷接地設計

海鈺

身份證號：410702197304231529

某變電所的防雷接地設計

海鈺

身份證號：410702197304231529

變電所是電力系統的中心環節，一旦發生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復。因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。

防雷；避雷器；接地裝置

變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電所侵入。對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內。此外還應采取措施，防止雷擊時避雷針不發生反擊。

對侵入波防護的主要措施是變電所內裝設閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設備上的過電壓不超過擊耐壓值，同時在距變電所適當距離內裝設可靠的進線保護。

避雷針的作用是將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設備。避雷針必須高于被保護物體，可根據不同情況或裝設在配電構架上，或獨立裝設。避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。

避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備。它實質是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯。當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其他電氣設備。

1　避雷器的選擇

1.1避雷器的配置原則

配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器。

旁路母線上是否應裝設避雷器，應在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而定。

220kV以下變壓器和并聯電抗器必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備。

220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。

三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。

例如求函數y=（sinx+2）/（cosx-2）的值域。很多學生拿到題目的第一反應是將函數變形化解為sin（x+θ）的形式，然后再根據三角函數的有界性進行計算。但教師在習題計算過程中可以引導學生運用數形結合的思想，繪制單位圓，在單位圓上找出定點（2，-2），將三角函數問題轉化成動點（cosx，sinx）在限定條件下的斜率問題。

1.2避雷器選擇技術條件

1）型式

選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，可按表1選擇。

表1　避雷器型號選擇表

表中，F——閥型避雷器；S——配電所用；Z——發電廠、變電所用；C——磁吹；D——旋轉電機用；J——中性點直接接地。

2）額定電壓

避雷器的額定電壓應與系統額定電壓一致。

2　進線段保護

為使避雷器可靠地保護變壓器，還必須設法限制侵入波陡度和流過避雷器的沖擊電流幅值。因為避雷器的殘壓與雷電流的大小有關，過大的雷電流致使額定電壓過高，而閥片通流能力有限，雷電流若超過閥片的通斷能力，避雷器就會壞。因此，還必須增加輔助保護措施配合避雷器共同保護變壓器，這一輔助措施就是進線段［1］。

3　接地裝置的設計

接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節點通過導體與大地相連，使該物體或節點與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置。

由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地設計中要滿足電力行業標準DL/T 621-1997《交流電氣裝置的接地》中R≤2000/I是非常困難的?，F行標準與原接地規程有一個很明顯的區別是對接地電阻值不再規定要達到0.5Ω，而是允許放寬到5Ω。但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，接地電阻放寬是有附加條件的，即防止轉移電位引起的危害，應采取各種隔離措施；考慮短路電流非周期分量的影響，當接地網電位升高時，3～10kV避雷器不應動作或動作后不應損壞；應采取均壓措施，并驗算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求，施工后還應進行測量和繪制電位分布曲線。

在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點要求，還得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而應根據工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過5Ω都是合格的。

3.2接地網型式選擇及優劣

220kV及以下變電站地網網格布置采用長孔網或方孔網，接地帶布置按經驗設計，水平接地帶間距通常為5～8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設垂直接地極外，在地網周邊和水平接地帶交叉點設置2.5～3m的垂直接地極，進所大門口設帽檐式均壓帶。接地網結構是水平地網與垂直接地極相結合的復合式地網。

長孔與方孔地網網格布置尺寸按經驗確定，沒有輔助的計算程序和對計算結果進行分析，設計簡單而粗略。因為接地網邊緣部分的導體散流大約是中心部分的3～4倍，因此，地網邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網的電位分布不均勻。在220kV及以下的變電工程中采用長孔網或方孔網，因為入地故障電流相對較小，地網面積不大，采用長空網或方孔網的缺點不太突出。在500kV變電站采用長空網或方孔網，上述缺點的表現會十分明顯，建議500kV變電站不采用長孔或方孔地網［2］。

3.3降低接地網電阻的措施

3.3.1利用地質鉆孔埋設長接地極

根據接地理論分析，接地網邊緣設置長接地極能加強邊緣接地體的散流效果，可以起到降低接地電阻和穩定地網電位的作用。如果用打深井來裝設長接地極，則施工費很高。如果利用地質勘察鉆孔埋設長接地極，施工費將大大節省。

3.3.2使用降阻劑

在高土壤電阻率區的接地網施工中使用降阻劑，無論是變電還是發電工程例子都很多。20世紀的70～80年代，使用較多的是膨潤土降阻劑和碳基類降阻劑。據了解，多個使用降阻劑的工程，接地完工后測量接地電阻情況都不錯，但由于缺乏長期的跟蹤監測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材料的腐蝕性的信息返饋少。確實也有質量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對接地網造成腐蝕，引起各地對降阻劑使用意見分歧。

3.3.3利用地下水引外接地

當變電站附近有低土壤電阻率區（水塘、水田、水洼地等，可以敷設輔助接地網與所內主接地網連接，這種方式叫引外接地。這也是降低接地電阻的有效措施。

3.3.4擴大接地網面積

在均勻分布的土壤電阻率條件下，接地電阻與接地網面積的平方成反比，接地網面積增大，則接地電阻減小，因此，利用擴大接地網面積來降低接地電阻是可能預見的有效降阻措施。

［1］曹繩敏編.電力系統課程設計及畢業設計參考資料［M］.北京：中國電力出版社，1995，5.

［2］文遠芳編.高電壓技術［M］.武漢：華中科技大學出版社，2001，1.