變電站接地設(shè)計(jì)及防雷技術(shù)

1、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)的必要性接地是避雷技術(shù)最重要的

2、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(chēng)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

3、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(mǎn)足r2000/i是非常困難的?，F(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)，310kv避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后不

4、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(mǎn)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

5、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

6、電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱(chēng)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65220v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

7、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(lèi)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?xún)?nèi)。我國(guó)主要是采用金屬氧化物避雷器（moa）。5.3

8、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

9、.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810m設(shè)引下線接地。8 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，以最高性能價(jià)格比來(lái)設(shè)