35kV变电站防雷与接地研究

李　坚（国网霍邱县供电公司，安徽霍邱237400）

35kV变电站防雷与接地研究

李坚（国网霍邱县供电公司，安徽霍邱237400）

随着社会进步，工业的发展对电力行业的发展提出了更高的要求，电力企业的供电量已将无法满足现代化工业发展的需要，因此电力企业要不断提升发电量，在原来标准上提高输送电量的容量。由于我国是雷电频发的国家，如果雷电侵入变电站系统中造成雷击事故，将会产生很大的损失。本文主要分析雷电对35kV变电站的影响，浅谈相应的接地保护措施。

雷电灾害事故；接地设备；35kV变电站

引言

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35kV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，需要结合实际情况建立完善的防雷接地系统。

1　防雷接地的重要性

我国的国土面积辽阔，横跨范围广，所以不同地区的地质条件都存在很大的差异性。特别是沿海城市和南方地区。受所属地理位置的影响，很多变电站经常发生雷击事故，给人们的日常生活和国家经济发展带来很多不良的影响[1]。

2　雷电的主要入侵途径

2.1由接地线侵入

变电站为了保障设备及现场的工作安全，会设置专门的避雷装置，避雷针是变电站常见的避雷装置，雷电强度较大时，雷电会沿着避雷针将电流释放于大地，从而使得周围形成喇叭形状的电位分布。由于大地本身的电阻原因，将会在其周围产生较大的雷过电压，强度最高达几十千伏，会严重损坏变电站的二次设备。

2.2有信号线侵入

当雷电由二次系统通信线侵入后，通信线中会出现过电流过电压，电力设备附近雷云地放电感应出过电压，电压强度达1kV以上，由于电压强度过大会使得二次设备接口和通信线接口击坏长线驱动器接收器、调制解调器、光电隔离器和其他通信单元等，甚至会直接损害电路。

2.3由电源线侵入

架空电力线路为变电站二次回路电源的输入，而在实际运行中架空线路容易受到感应雷和直击雷的雷击。由于电力线路电压较高在受到直击雷雷击后会经过变压器的高压侧的电容耦合至低压侧，侵入变电站系统设备，致使系统设备整个损坏。

3　35kV变电站的防雷接地措施

雷击一般可以分成直击雷和感应雷两种。感应雷通常也称为二次雷。直击雷直接作用在变电站电气设备上时，形成强大的电流和较高的电压。当强大的电流通过电气设备时，会产生热效应和机械效应，直接对电气设备造成损害[2]。接地的主要作用是将带有危害的电流导入大地，从而对电力设备起到保护作用。防雷接地系统对于电力系统来说具有十分重要的意义。防雷接地系统可以有效地降低雷击对变电站的损害。

3.1母线段的防雷措施

母线是35kV变电站的重要通路设备，其也可以起到对电能的传送、分配、汇集功能。母线是变电站运行过程中最主要的电能传送渠道，如果电路出现短路事故，母线就会承受较大的点动力与发热效应。所以为了提升变电站运行的安全性，降低母线被雷击的概率，应该为母线安装避雷器[3]。为了有效保护母线的安全，还应该加装PT，而对于避雷器的选择，需要以35kV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。要保证设备完全处于避雷器的保护范围内，还可以更具每组母线之间的不同电压等级，为其安装相应的避雷装置，具体详见图1。

图1　线路避雷设计

3.2进线段的防雷措施

从35kV变电站的角度出发，其主要采用两种进线方式，分别是电力电缆进线与架空进行，因此在制定防雷保护措施的时候应该根据不同的进线方式采取相应的避雷措施。

（1）电力电缆进线。工作人员可以根据其电压等级的不同，在电力电缆的出线侧或进线侧加装避雷装置，如果既可以避免电压被雷电干扰，又可以有效防治在防雷过程中出现电压过载现象。

（2）架空进线。工作人员需要在离变电站2km的距离处为线路加装避雷装置。对进线段进行防雷保护，其主要目的是对雷电侵入波陡度及雷电流幅值进行限制。路过线路之前没有安装过避雷器，可以在变电站2km处加装避雷线。如果之前有避雷设施，则可将变电站2km外的一段设为保护段。

3.3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[4]。避雷针也称为引雷针，主要是把雷电引向自身，通过自身放电保护建筑物，避雷针高于被保护建筑物。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。一般称避雷针的保护范围为伞状保护，避雷针在雷云的作用下，其顶端电场强度最大，所以吸引雷电流过来通过避雷针放电，之后通过引下线和接地体把雷电流泄入大地，保护建筑物安全。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。

3.4直击雷的防护措施

直击雷直接作用在变电站电气设备上时，形成强大的电流和较高的电压。当强大的电流通过电气设备时，会产生热效应和机械效应，直接对电气设备造成损害。为了尽量避免雷击对变电站造成危害，可以通过相关的保护装置将雷电波引入接地网。对于变电站的主控室或是网络控制室和室内配电装备、主控楼，如有金属结构或是屋顶是金属材质时，应该将金属部分和地相接，如果屋顶采用的是钢筋混凝土结构，则要将钢筋焊接成网并与地相接。

3.5接地保护措施

（1）选择合适的接地网材料

在对35kV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，通常会选用热镀锌钢上的扁铁和圆钢。

（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。35kV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35kV变电站，可以选择用绝缘台进行电气设备维护。其具体要求有3点：①有统一的接地网，采用单点接地的方式接地；②在变电站中应当以接地网为主，最优选择应该是闭合的环网；③建筑物地基上的钢筋和自然金属接地物应当与接地网联成一体，具体详见图2。

图2　接地避雷设计

（3）屏蔽接地

屏蔽电缆必须可靠接地，其中接地方式主要分为两种：单端接地和双端接地。①双端接地。电缆双端接地是为了改善接地电网的电位分布情况，采用等电位连接方式以控制屏蔽电缆两接地端的电位差，以保证电缆的正常传输电能。其中在防护高频雷电造成的对地电位的升高方面，单端接地效果较好，但是抗电磁干扰能力差。②单端接地。电缆连接被控设备的一段悬空，另一端接地。当雷击大电流流入地面时，由于接地网的高阻抗性，电流衰减非常快，这就使得屏蔽电缆接地点的感应电压大大降低，电缆外层感应电压在电缆芯线内部的感应电压就大大降低，从而实现保护变电站的作用。

4　结语

35kV变电站在整个电力系中占据着非常重要的地位，而影响变电站正常运行的一个非常重要的因素是雷击，要想有效地降低雷击对变电站的不良影响，应明确35kV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。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。

[1]郑天明.浅析变电站高压线路防雷接地几个方法[J].铜业工程，2012，03：64～65.

[2]徐 鹏，梁少华.可调间隙防雷装置在35kV变电站防雷中的应用研究[J].高压电器，2012，09：7～15.

[3]王 焰，宫 政，何 飓.武昌220kV变电站防雷接地技术的研究[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2013，01：36～39.

[4]王泉萍.35kV变电站防雷与接地技术及相关防护[J].科技创业家，2013，18：112.

TM63

A

2095-2066（2016）31-0061-02

2016-10-10

李 坚（1976-），男，本科，主要从事变电维修工作。