110kV变电站的防雷接地设计探讨

黄嘉文

摘 要：110 kV变电站是电网系统建设的重要部分，一般都处于野外环境，受雷电灾害威胁较大。为了提高其运行的安全性和可靠性，必须要重点研究防雷接地措施，以免雷电灾害发生后过大雷电流造成设备损坏。从多个角度探讨了110 kV变电站防雷接地设计方法。

关键词：110 kV；变电站；防雷接地；保护范围

中图分类号：TM633+.1；TU895 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.146

文章编号：2095-6835（2016）11-0146-02

在受到雷电灾害时，产生的强大雷电流会进入到电气设备内，短时间内造成设备损坏，影响电网的正常运行，严重的甚至会发生安全事故。而110 kV变电站作为维持电网正常运行的关键因素，为降低其受雷电灾害的影响，需要结合实际情况，重点分析防雷接地设计方案，建立完善的防雷接地系统，及时将过大雷电流引导入地下，避免对电气设备造成损坏。

1 110 kV变电站防雷设计要点

1.1 合理选择避雷器

在发生雷电灾害后，会对110 kV变电站产生不同程度的损坏，为避免变电站电气设备受损，需要选择并安装合适的防雷设备，如防雷、避雷器，削弱雷电对设备的影响，提高设备运行的安全性。而对于避雷器的选择，需要以110 kV变电站实际运行状态为依据，考虑被保护设备运行方法与绝缘情况，并分析当地雷电气候发生概率与影响范围，然后选择避雷、防雷设备形式。一般情况下，不大于10 kV的配电系统可以选择用普通阀型FS；3～220 kV范围内的发电厂与110 kV变电站，配电装置则应选择普通阀型Fz；不大于220 kV的配电系统则应更具其限制电压，选择用FCZ型。另外，对于110 kV变电站所选择的避雷设备，在安装时，要求其额定电压要与系统设定的额定电压相同。

1.2 选择安装避雷针

所有措施的选择均需要以实际情况为依据，提前对当地雷电现状进行分析，收集雷暴数据，保证防雷方案具有较高的可行性。一般情况下，会采用安装避雷针的方式来进行防雷处理，而在选择避雷针时，需要详细计算避雷针保护范围，确保所有待保护设备均在这个有效范围内。避雷针保护范围的计算尤为重要，需要先确定设置的避雷针数量与高度，以其中一支避雷针为对象进行计算。即当被保护设备高度大于或等于避雷针实际高度的2倍时，则（避雷针高度-被保护设备高度）×高度影响系数=避雷针保护范围。其中，如果避雷针高度小于等于30 m，则高度影响系数为1；如果被保护设备实际高度小于避雷针高度的1/2，则保护范围为避雷针高度的1.5倍与被保护设备实际高度2倍的差。其中，如果避雷针高度大于30 m，则高度影响系数为5.5.

2 110 kV变电站接地设计要点

2.1 接地网材料

在对110 kV变电站进行接地设计时，需要保证接地网材料的合理性，保证接地电阻与入地电流均达到专业标准，并且要尽量延长接地网使用寿命。一般接地网使用寿命与地上设施设计使用年限相符合。所选接地网材料要具有较高的稳定性，尤其是随着外界环境的变化接地电阻值的变化。如果选择用铁质材料接地网，在长期使用的过程中会随着腐蚀程度的严重导致电阻增加；如果选择铜质材料接地网，其受外界环境影响较小，因腐蚀问题造成电阻的增加也比较缓慢，接地网性能更为稳定。但是铜质材料成本价格高，并不适合全面应用。针对此类问题，可以设置人工接地体来降低接地电阻。例如离子型接地体，初期阶段离子渗透会造成电阻降低，而随着使用时间的延长，接地电阻逐渐趋于稳定。技术原理即通过化学药剂产生大量离子向周围土壤渗透，使得周围土壤电阻率改变，但是要重点做好防腐处理。另外，也可以选择应用石墨接地体，在长期使用过程中接地电阻可以维持在一个稳定性的状态，且具有较高的性能稳定性。

2.2 接地网设计

在设计接地网时，需要明确提高设备运行可靠性，以及确保人身安全的目的，要对变电站内所有电气设备外壳进行接地处理。110 kV变电站内所存电气设备种类、数量众多，且具有不同的作用，为了保证其进行统一设备接地，需要设置一个总接地装置。对于部分存在接地困难的110 kV变电站，可以选择用绝缘台进行电气设备维护。对于人工接地部分，要保证电气设备所处位置附近区域电压可以均匀分配，且大接地短路电流电气设备要安装环形接地体与均压带。

2.3 接地网布置

在布置接地网前，需要对110 kV变电站所处区域土壤的电阻率进行检测，然后根据实际情况来设计布置方案。当土壤电阻率ρ<400Ω·m时，电位分布衰减速度缓慢，应选择用水平接地为主的带棒接地装置，且接地网水平接地体采用扁钢水平连接方式形成网孔形。其中，两水平接地带间距要保持在3～10 m的范围内，并将两部分全部埋入地下0.8 m位置。另外，要保证接地网面积的合理性，一般应与变电站面积保持一致，接地网外沿闭合处理，并将各角处理成圆弧状，且圆弧半径大小要保持在均压带半径1/2以下。

3 110 kV变电站防雷措施

对于电压在110 kV或者以上的变电站，均需要对佩配电装置安装避雷针，1/2可安装在设备架构上，并对避雷针保护线路与配电装置门架结构进行连接，达到防雷目的。对于避雷针支柱附近区域，还应安装辅助集中接地装置，且将接地电阻控制在10 Ω以内。将避雷针与配电装置接地网进行有效连接，且沿接地线距离要控制在15 m以内，确保防雷效率。对于部分110 kV变电站日常作业需要应用到照明灯塔，这样也需要对灯塔进行防雷接地处理，安装避雷针，避免其受到雷暴直接攻击，提高其应用的安全性。另外，还要重点做好直击雷预防措施的分析，提高防雷接地系统设计的合理性，尤其要做好主控楼与屋内配电装置的防雷处理，将屋顶金属结构全部接地。对于钢筋混凝土结构形式的屋顶，可以将其与钢筋焊接后作为接地网，将雷电流传导入地下，避免对电气设备造成损坏。对于非导体结构的屋顶，可以设置避雷带，达到防雷保护目的。

4 结束语

对110 kV变电站进行防雷接地设计，应明确110 kV变电站安全运行的目的，确定防雷接地技术要点，遵循专业设计标准，做好各个环节的分析。在设计过程中，要针对不同情况选择相应的处理措施，确保所有参数的合理性，提高设计方案可操作性与有效性，降低雷电灾害对电气设备的影响。

参考文献

[1]阙照，任晓霞.110 kV变电站防雷接地设计[J].电气制造，2013（05）：40-41，50.

[2]邢建浩，任启金，孟庆江，张志强.110kV变电站的防雷接地设计探讨[J].科技创新与应用，2015（35）：209.

[3]李作洪.太古汇110 kV变电站防雷接地设计及施工技术[J].广东土木与建筑，2012（10）：19-21.

〔编辑：胡雪飞〕