关于变电站防雷接地系统设计的研究

马成龙

摘要：为落实国网公司变电站模块化建设工作要求的相关部署，太原供电公司经济技术研究所对2020-2021年太原地区装配式变电站施工质检过程进行多次调研和总结，发现装配式变电站施工过程中避雷设施一次质检合格率较低，返工现象较多，需进一步优化设计、标准施工，提高工程质检合格率。因此，本文针对影响变电站避雷设施一次质检合格率的因素开展全面分析，归纳总结已实施工程案例，提出研制专用避雷固定件和采用避雷设备检修三用接地箱的方法，有效提高了装配式变电站质检合格水平。

关键词：变电站;防雷接地;设计;

对2019-2020年太原地区装配式变电站施工质检过程展开调研，发现装配式变电站施工过程中避雷设施一次质检合格率较低，返工现象较多，受检查的2020年10月-2021年10月装配式变电站避雷设施质检情况中，避雷设施一次质检合格率均未超过90%，平均一次质检合格率仅为80.90%。亟需进一步优化设计、标准施工，提高工程质检合格率。

一.避雷设施一次质检合格率偏低原因分析

以2019年10月～2020年10月工程为样本期，对造成影响装配式变电站避雷设施一次质检合格率各因素进行调查分析，问题次数统计如下：安装工艺缺陷75次，占比76.53%;材料缺陷7次，占比7.14%;防腐措施缺陷7次，占比7.14%;施工漏项6次，占比6.12%;其他原因3次，占比3.07%。通过调查、统计可以看出，安装工艺缺陷是主要症结。

因此对造成安装工艺缺陷的影响因素进行调查分析，其中导通测试缺陷占比81.33%，固定支持件松动占比6.7%，焊接施工缺陷占比5.33%，安装间距偏差大占比5%，其他因素占比2.67%。通过调查、统计可以看出，导通测试缺陷是症结所在，导通测试缺陷的原因主要分为支持件与钢构件无隔断和断线卡箱功能缺失，其中支持件与钢构件无隔断占不合格总数的32%，断线卡箱功能缺失占不合格总数的25%。

二.提高避雷设施一次质检合格率方法研究

针对原因一“支持件与钢构件无隔断”，对比常用的两种方案。一是长条底座型避雷带固定支持件，绝缘合格率低，混凝土用量大，可与装配式变电站一体化浇筑;二是避雷墩型避雷带固定支持件，绝缘合格率较高，混凝土用量少，固定性差，不适合装配式变电站屋顶使用，存在影响站内设备安全的隐患。常用方案的现场验证效果适用性较差，借鉴现有避雷墩思路，规避避雷墩固定性差，提出研制变电站避雷固定件作为对策。根据“变电站避雷固定件”的设计思路，制作了相应的设计图，如下所示：

说明：1-屋顶避雷带，2-地脚螺栓，3-专用避雷墩。

按照实施计划，制作完成变电站避雷固定件，并对实施效果进行检查，调查发现变电站避雷固定件能够更高效、更快捷完成避雷带安装工作，节约时间的同时，固定安装效果得到了顯著的提升。通过收集现场运维人员经验，结合调查数据，制定了《变电站避雷固定件说明书》：地脚螺栓选用M24型;混凝土选用C30素混凝土;在钢结构主体安装阶段预埋地脚螺栓。

针对要因二“断线卡箱缺乏绝缘”，对比常用的两种方案。一是传统断线卡，成本较小，操作难度低，绝缘性能差，且不能随意控制接地避雷线间的开合，适用于传统混凝土工艺变电站，应用于装配式变电站绝缘性能差;二是采用PVC断线箱，成本较小，操作难度低，绝缘性较好，使用寿命短，不能与变电站同寿命周期，且后期更换较为复杂。常用方案的现场验证效果适用性较差，借鉴现有现有两种方案，结合装配式变电站的运行实际，以及方案的功能效果和实施成本决定采用避雷设备检修三用接地箱作为对策。根据“避雷设备检修三用接地箱”的设计思路，制作了相应的设计图，如下所示：

说明：1—接线板;2—避雷线柱;3—换接片;4—接地网线柱;5—检修接地柱;6—警示灯;7—设备地线;8—接地网;9—行程开关;10—接地柜;11—手扳套。

照图制作完成了避雷设备检修三用接地网，并经专家验证其可靠性和适用性;并对实施效果进行检查，合格率达到90.81%。通过收集现场运维人员经验，结合调查数据，制定《避雷设备检修三用接地箱操作说明书》：选用复合型绝缘子;检修接地柱选用铜质材料;墙板安装前应预留接地箱位置;避雷设备检修三用接地箱适用于室内安装。

三.效果检查

对2019年10月-2020年10月装配式变电站避雷设施一次质检合格率进行统计，改进前（2019年10月—2019年12月），平均合格率80.90%，改进中（2020年1月—2019年5月），平均合格率86.46%，巩固期（2020年6月—2020年10月），平均合格率92.69%。通过以上数据可知，活动期间装配式变电站避雷设施一次质检合格率稳步提高，巩固期内装配式变电站避雷设施一次质检合格率均保持在目标值92%以上，说明对策起到了积极的效果。

结语

近两年通过文中所述方法，太原地区220kV及以装配式变电站避雷设施一次质检合格率显著提高，提高了装配式变电站质检合格水平。在此过程中，提出差专用避雷固定件和检修三用接地箱的设计和施工方法，今后计划将这种设计与施工方法推广到整个变电站的设计中，提高质检合格水平，助力电网发展。