變電站接地設(shè)計(jì)及防雷技術(shù)

變電站接地設(shè)計(jì)及防雷技術(shù)變電站接地設(shè)計(jì)及防雷技術(shù) 引言 變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全 的重要問(wèn)題 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 越來(lái)越復(fù)雜 變電站接地包含工作接地 保護(hù)接地 雷電保護(hù) 接地 工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中 為運(yùn)行需要所設(shè)的 接地 保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼 配電裝置的構(gòu)架和 線路桿塔等 由于絕緣損壞有可能帶電 為防止其危及人身和 設(shè)備的安全而設(shè)的接地 雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向 大地泄放雷電流而設(shè)的接地 變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻 抗有要求外 還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 使用壽命 跨步電位差 接觸 電位差 轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求 1 變電站接地設(shè)計(jì)的必要性變電站接地設(shè)計(jì)的必要性 接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié) 不管是直擊雷 感應(yīng)雷或 其它形式的雷 都將通過(guò)接地裝置導(dǎo)入大地 因此 沒(méi)有合理 而良好的接地裝置 就不能有效地防雷 從避雷的角度講 把 接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置 接地裝 置的作用是把雷電對(duì)接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地 使 其與大地的異種電荷中和 變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高低壓電氣設(shè)備的接地線 低壓用電系統(tǒng)接地 電纜屏蔽接地 通信 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè) 備接地 以及變電站維護(hù)檢修時(shí)的一些臨時(shí)接地 如果接地電 阻較大 在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障或其他大電流入地時(shí) 可能 造成地電位異常升高 如果接地網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)計(jì)不合理 則可能 造成接地系統(tǒng)電位分布不均 局部電位超過(guò)規(guī)定的安全值 這 會(huì)給出運(yùn)行人員的安全帶來(lái)威脅 還可能因反擊對(duì)低壓或二次 設(shè)備以及電纜絕緣造成損壞 使高壓竄入控制保護(hù)系統(tǒng) 變電 站監(jiān)控和保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)生誤動(dòng) 拒動(dòng) 釀成事故 甚至是擴(kuò)大 事故 由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響 2 變電站接地設(shè)計(jì)原則變電站接地設(shè)計(jì)原則 由于變電站各級(jí)電壓母線接地故障電流越來(lái)越大 在接地 設(shè)計(jì)中要滿足 r 2000 i 是非常困難的 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與原接地規(guī)程 有一個(gè)很明顯的區(qū)別是對(duì)接地電阻值不再規(guī)定要達(dá)到 0 5 而 是允許放寬到 5 但這不是說(shuō)一般情況下 接地電阻都可以采 用 5 接地電阻放寬是有附加條件的 即 防止轉(zhuǎn)移電位引起 的危害 應(yīng)采取各種隔離措施 考慮短路電流非周期分量的影 響 當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時(shí) 3 10kv 避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后 不應(yīng)損壞 應(yīng)采取均壓措施 并驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差 是否滿足要求 施工后還應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和繪制電位分布曲線 變 電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則 2 1 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連 接地來(lái)作為接地網(wǎng) 2 2 盡量以自然接地物為基礎(chǔ) 輔以人工接地體補(bǔ)充 外 形盡可能采用閉合環(huán)形 2 3 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng) 用一點(diǎn)接地的方式接地 3 變電站接地電阻的構(gòu)成及降阻措施變電站接地電阻的構(gòu)成及降阻措施 3 1 接地引線電阻 是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線 本身的電阻 其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān) 3 2 接地體本身的電阻 其電阻也與接地體的幾何尺寸和 材質(zhì)有關(guān) 3 3 接地體表面與土壤的接觸電阻 其阻值懷土壤的性質(zhì) 顆粒 含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān) 3 4 從接地體開(kāi)始向遠(yuǎn)處 20 米 擴(kuò)散電流所經(jīng)過(guò)的路徑 土壤電阻 即散流電阻 決定散流電阻的主要因素是土壤的含 水量 3 5 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能 不而又易于達(dá)到的埋置深度 決定垂直接地體的最佳深度 應(yīng) 考慮到三維地網(wǎng)的因素 所謂三維地網(wǎng) 是指垂直接地體的埋 置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級(jí)的接地網(wǎng) 3 6 接地體的通常設(shè)計(jì) 是用多根垂直接地體打入地中 并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組 由于名單一接地體埋置的 間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右 此時(shí)電流流入名單一 接地體時(shí) 將受到相互的限制而妨礙電流的流散 即等于增加 名單一接地體的電阻 這種影響電流流散的現(xiàn)象 稱為屏蔽作 用 3 7 化學(xué)降阻劑的應(yīng)用 化學(xué)降阻劑機(jī)理是 在液態(tài)下從接 地體向外側(cè)土壤滲出 若干分鐘固化后起著散流電極的作用 4 變電站接地電阻的測(cè)量變電站接地電阻的測(cè)量 接地網(wǎng)電阻值的大小 是判定接地網(wǎng)是否合格的重要部分 而對(duì)接地網(wǎng)電阻的測(cè)量采用的方法及設(shè)備也直接影響測(cè)量的結(jié) 果 測(cè)量接地網(wǎng)電阻時(shí) 其接地棒和輻助接地體有兩種布置法 對(duì)大型地網(wǎng)的電阻測(cè)量 應(yīng)采用電流電壓測(cè)量法 其接地 棒 輔助接地體的布置應(yīng)采用三角形由置法 并使輻助接地體 的接地電阻不應(yīng)大于 10 通過(guò)接地裝置的電流應(yīng)大于 30a 電源電壓應(yīng)為 65 220v 交流工頻電壓 電壓較低時(shí)測(cè)量較為安 全 電壓表應(yīng)采用高內(nèi)阻的表計(jì) 以減少該云支路的分流作用 這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是 接地電阻不受測(cè)量范圍的限制 特別 適用于 110kv 以上系統(tǒng)的接地網(wǎng)的接地電阻測(cè)量 也適用于自 動(dòng)化系統(tǒng)接地電阻的測(cè)量 其測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確可靠 5 變電站防雷措施分類變電站防雷措施分類 防雷措施總體概括為兩種 避免雷電波的進(jìn)入 利用 保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng) 5 1 避雷針或避雷線 雷擊只能通過(guò)攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑 接閃器有避 雷針 避雷線 小變電站大多采用獨(dú)立避雷針 大變電站大多 在變電站架構(gòu)上采用避雷針或避雷線 或兩者結(jié)合 對(duì)引流線 和接地裝置都有嚴(yán)格的要求 5 2 避雷器 避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度 允許值以內(nèi) 我國(guó)主要是采用金屬氧化物避雷器 moa 5 3 浪涌抑制器 采用過(guò)壓保護(hù) 防雷端子等提高電氣設(shè)備自身的防護(hù)能力 防止電氣設(shè)備 電子元件被擊壞 當(dāng)發(fā)生雷擊事故時(shí) 如電源 防雷模塊遭到損壞 在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)上就能顯示其狀態(tài) 在控制 通訊接口處加裝浪涌抑制器 5 4 接地線 接地線即接地體的外引線 連接被保護(hù)或屏蔽設(shè)施的連線 可設(shè)主接地線 等電位連接板和分接地線 防雷接地裝置的接 地線即防雷接閃裝置的引下線 可采用圓鋼或扁鋼 兩端按規(guī) 定的搭接長(zhǎng)度焊接達(dá)到電連接 變電站的防雷接地電阻值要求 不大于 1 6 變電站弱電設(shè)備防雷措施變電站弱電設(shè)備防雷措施 6 1 采用多分支接地引下線 使通過(guò)接地引下線的雷電流 大大減小 6 2 改善屏蔽 如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性適 當(dāng)配合的雙層屏蔽 6 3 改進(jìn)泄流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 減小引下線對(duì)弱電設(shè)備的感應(yīng) 并使原有的屏蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用 6 4 除電源入口處裝設(shè)壓敏電阻等限制過(guò)壓的裝置外 在 信號(hào)線接入處應(yīng)使用光電耦合元件或設(shè)置具有適當(dāng)參數(shù)的限壓 裝置 6 5 所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜 屏蔽層公用 一個(gè)接地網(wǎng) 6 6 在控制室及通訊室內(nèi)敷設(shè)等電位 所有電氣設(shè)備的外 殼均與等電位匯流排連接 7 變電站直擊雷的防雷措施變電站直擊雷的防雷措施 7 1 防止反擊 設(shè)備的接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離避雷針接地引線的 入地點(diǎn) 避雷針接地引下線盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備 7 2 裝設(shè)集中接地裝置 上述接地應(yīng)與總線地網(wǎng)連接 并 在連接下加裝集中接地裝置 其工頻接地電阻礙大于 10 7 3 主控室 樓 或網(wǎng)絡(luò)控制樓及屋內(nèi)配電裝置直擊雷的 保護(hù)措施 若有金屬屋頂或屋頂有金屬結(jié)構(gòu)時(shí) 將金屬部分 接地 若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地 若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時(shí) 采用避雷保護(hù) 該避雷帶的網(wǎng)絡(luò) 為 8 10m 設(shè)引下線接地 8 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 接地網(wǎng)的設(shè)計(jì) 要根據(jù)區(qū)域的地質(zhì)條件 采取不同的降阻 措施 以最高