电网系统与电力设备的防雷与接地设计

杨 桢，李大贵

（广西柳州钢铁集团有限公司，广西 柳州 545002）

1 电网系统与电力设备的防雷与接地

防雷技术指采取措施来降低雷电对电力系统和设备的损害。防雷装置是用来减少雷击危害的设备，主要包括避雷针、避雷网和避雷线等。在电力系统中，对设备和导线进行绝缘处理可以防止雷电通过物体表面或绝缘缺陷进入内部，从而保护设备免受雷电侵害。绝缘处理通常采用绝缘材料，如绝缘胶、绝缘布等，将设备和导线包覆起来。屏蔽保护是在需要特殊防护的设备周围建立金属屏蔽结构或屏蔽罩，以阻挡或吸收雷电场强，保护设备免受雷电干扰。金属屏蔽结构或屏蔽罩具有良好的导电性能，可以将雷电场强引导至地下，以达到保护设备的目的。接地装置是通过合理设置和连接接地网、接地极等设施，将雷电产生的电荷安全地引入地下，从而减小雷击概率。接地装置通常由导电材料制成，如导体杆、接地网等，用于将雷电电荷迅速引导到大地，防止电荷积聚导致雷击。同时，接地装置可以提供一条低阻抗通路，使雷电电流迅速衰减，减小对设备的破坏[1]。

接地是指将电力系统中的设备、导线等与大地建立良好的导电连接，以确保电气设备的安全运行，具体包括以下几个方面。一是保护接地，该接地属于防雷措施，通过将电力系统中的设备、导线等与大地连接，形成低阻抗的电气通道，将故障电流和过电压有效地引入地下，从而保护设备和人员的安全。保护接地可以采用接地极、接地网等设施，将设备的金属外壳、导线等与大地直接接触，以便迅速将电流引导至地下。二是系统接地，该接地措施主要是确保电力系统的正常运行和安全性能。在电力系统中，通常会设置中性点接地和中性隔离器等设备，以保证电力系统的中性点可靠接地。中性点接地可以将系统中的故障电流引导至地下，保护设备和人员的安全。中性隔离器则用于在故障发生时，将故障点与系统其他部分隔离，保护整个系统的稳定运行[2]。

保护措施包括一系列的操作和设备安装，旨在提高接地效果，降低接地电阻，确保设备和人身安全。这些措施包括选择合适的接地材料和设备、合理布置接地装置以及定期检测接地电阻等，可以有效降低电力系统受到雷击和其他故障的风险，确保电力系统的正常运行和人员的安全。

2 配电线路的防雷与接地

2.1 10 kV 裸导线线路

对于10 kV 裸导线线路而言，屏蔽接地和配电变压器的无线接地是常用的防雷措施。屏蔽接地通过在导线外部采取屏蔽措施，如金属屏蔽管或接地网，可以将雷电冲击产生的电流引导到大地，来降低遭受雷击的概率，保护设备和人员的安全。配电变压器的无线接地是指将变压器中性点与地面相连，降低系统的地电位，从而减少雷击的危害。

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2.2 10 kV 架空绝缘线路

10 kV 架空绝缘线路采用绝缘子来隔离导线和地面，以减少雷击可能性。在这种线路中，选择和安装适当的绝缘子非常重要。绝缘子需要具有良好的绝缘性能，能够承受雷击冲击并有效防止电弧放电。此外，为保护设备和人员的安全，需要合理设置接地装置，将雷击冲击的电流引导至地下。

2.3 10 kV 电缆线路

10 kV 电缆线路相对于裸导线线路和架空绝缘线路更容易受到雷击影响，其电缆线路处于地下，没有大气层进行阻挡。为防止雷击对电缆造成破坏，采取适当的防雷措施十分必要。常见的做法是在电缆终端和接头处安装避雷器，并通过接地装置将雷电冲击的电流引导至地下。此外，电缆本身也需要具备良好的绝缘性能，以提高其应对雷电冲击的能力。

针对不同类型的10 kV 输电线路，采取的防雷措施有所差异。裸导线线路可采用屏蔽接地和配电变压器无线接地，架空绝缘线路应选择适当的绝缘子并设置良好的接地装置，电缆线路则需在终端和接头处安装避雷器，并确保电缆具备良好的绝缘性能。这些防雷措施旨在降低雷击的风险，保护电力设备和人员的安全[3]。

3 防雷与接地技术

3.1 配电线路接地防雷

在配电线路中，接地系统的设计和安装可以有效保护设备和人员免受雷击和过电压的影响。接地系统主要由接地极、接地装置和接地导体等组成。为有效进行接地防雷，需要考虑以下几个方面。

根据Gv将两样本数据间距离小于Gv且相邻的数据进行初步融合并划分成为多个样本簇，并用样本簇均值avg代表该簇.如(d1，d2)，(d2，d3)，(d3，d4)样本点对，计算每两个样本点间的欧式距离[13]，若样本点间的距离小于Gv，且这些点相邻分布，即可将其划分为同一簇，并利用均值avg代表该簇.初始聚心是通过不同级别的粒度选取的.基于粗粒度策略对数据集进行划分，目的是对初始数据集进行预处理，粗粒子的选取可有效避免数据单元的高细化程度导致的通信量增大问题，从而提高AP聚类算法的效率.

3.3.3 多功能设计

为了克服这些问题，目前研究和开发了新型避雷器技术。例如，采用具有可控能量吸收和释放功能的储能材料，可以提供更高的能量放散效率和更长的寿命。此外，通过结合多种避雷器技术，如将金属氧化锌避雷器与金属气体放电管避雷器组合使用，可以有效提高避雷系统的性能和可靠性。这些新技术和方法正在不断发展，以提供更好的设备保护和雷电防护效果。

选择适当的接地导体并合理布置导体位置，对提高接地系统效果至关重要。通常情况下，接地导体应与被保护设备的主要金属部件紧密连接，并与地下水层或土壤保持良好接触，形成低阻抗路径，以便将雷击电流快速释放。

除了良好的接地系统，安装适当的防雷保护装置可以进一步降低过电压对设备的影响。常见的防雷保护装置包括避雷针、避雷器等。这些装置能够引导和吸收雷击电流，保护设备免受过电压的损害。

3.1.3 防雷保护装置

新型接地棒采用高导电材料制造，如铜、铝等，具有卓越的导电性能。其低电阻特性可以有效传导和分散雷击电流，从而降低设备遭受雷击带来的损害风险。通过优异的导电性能，新型接地棒可以有效保护设备免受雷击电流的影响。

3.2 传统避雷器材料的缺陷

传统避雷器材料主要包括氧化锌避雷器和金属氧化物避雷器。虽然这些材料在一定程度上能够在雷击时分散和吸收电能，但存在一些缺陷。一是传统避雷器材料存在着寿命限制。随着时间的推移，这些材料可能会经历化学变化、物理磨损和环境腐蚀等因素，从而使其性能逐渐退化。例如，金属氧化锌避雷器中的锌元件在长期使用后可能会失效，导致其放电能力下降。因此，为确保避雷器能够有效工作，需要进行定期检查和更换。二是能量放散不彻底，传统避雷器材料的能量放散机制相对简单，无法完全消散雷击电能。避雷器通常通过具有高电导率的材料吸收和分散雷击电流，但仍有一部分能量残留在材料中。在极端情况下，如频繁雷击或雷击过程持续时间较长，这些残余能量可能导致过电压传输穿过避雷器，从而对设备产生影响[4]。

3.1.1 接地电阻

3.1.2 接地导体的规划

3.3 新型接地棒

3.3.1 优异的导电性能

第二步，将建立的模型转换成3D打印切片软件之间协作的标准文件格式，如stl、stp、obj格式等，其中stl格式最为常见。

一是各水厂实现对电量、管道压力、液位、电动阀、水泵电流、水泵工作状态，深井泵工作状态等数据的自动采集和远程传输以及存储。二是各水厂实现对现场视频监控图像的远程传输和存储。三是实现对历史数据的高速存储和查询。四是根据权限进行报警应答，变量修改，报表查询、打印，报表数据下载等操作。五是远程故障诊断成为可能。六是安全性。组态王Web Server在Web服务器提供的安全机制上添加一层，支持对访问数据库的口令设置和检验。组态王Web Server只与通过了口令有效性检验后的请求进行数据交换。

3.3.2 高强度和耐腐蚀性

新型接地棒采用特殊合金材料或复合材料制造，具有出色的机械强度和耐腐蚀性。这些材料能够在恶劣的环境条件下长期稳定工作，如高温、高湿、强酸碱环境等。其耐腐蚀性能可以有效延长接地棒的使用寿命，减少维护和更换频率，提高系统的可靠性。

腕表擒纵的摆轮轴是一个关键核心部件。传统都是用可淬火硬化的钢条制造。摆轮轴尖面积很小应力集中还要承受佩戴者的冲击，为了达到需要的硬度和韧性，需要经过多次的淬火以及用于提高韧性的一次或多次回火。还要对轴尖进行滚压抛光。硬度小于600HV（维式硬度）的材料，根本做不了轴尖，一般用来作摆轮轴的都是加有铅和锰的20AP马氏体碳钢。这种钢作轴尖此类型材料的优点在于易加工，硬度可以达到超过700HV的硬度。但是这种材料具有强磁感性，还容易生锈。手表上防磁的瓶颈就在这里了，因为硅游丝的制造使用很成熟和普遍了，作摆轮框架对于材料金属强度要求并不高。防磁上就是这里突破不了。

接地电阻是评估接地系统效果的重要指标。较低的接地电阻能够更好地储存和分散雷击引起的能量，减少设备受损的可能性。为降低接地电阻，设计和安装接地系统时需要选择合适的接地材料，并合理布置接地导体，以提供更低的电阻路径。

新型接地棒不仅具备传统接地棒的功能，还可以集成其他功能，如避雷、过电压保护等。例如，一些新型接地棒可以通过内部的避雷器装置，将雷击电流引导到地下进行分散，降低设备受雷击时的电压冲击。同时，新型接地棒可以配备过电压保护器，及时感知并截断过电压，保护设备免受过电压损害。

3.3.4 易于安装和维护

新型接地棒通常具有模块化设计，使其安装和维护更加便捷。模块化结构能够减少安装时间和人力成本，并且方便对接地系统进行调整和升级。此外，一些新型接地棒还配备智能监测系统，实时监测接地状态、电阻变化等参数，通过远程传输数据，提高运维效率和安全性。

综上所述，新型接地棒通过优异的导电性能、高强度和耐腐蚀性、多功能设计以及易于安装和维护等特点，能够提供更全面的防雷与接地保护，提高设备的安全性和可靠性。

不同种类的蝙蝠，鼻叶的大小和形状也各不相同。蝙蝠家族中有一些十分与众不同的成员，它们的鼻叶很长，长到几乎与它们的耳朵一般大小。这就是剑鼻蝠。

4 防雷与接地技术及工程实例

根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010），建筑物的防雷等级应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果进行分类。根据雷击次数的不同，可以进一步将防雷等级细分为第一类、第二类和第三类。第一类建筑物属于雷电活跃区域，如高层住宅楼、医院、消防站等，其雷击次数较多。在防护措施上，需要采取完善的防雷系统，包括设置避雷针、避雷网以及接地装置，以确保建筑物和内部设备的安全。第二类建筑物雷击次数较第一类建筑物少，但仍然需要一定程度的防雷措施，如学校、商场、办公楼等。防雷系统需要符合规范要求，如设置避雷针、接地装置和防雷母线等。第三类建筑物雷击次数相对较少且后果较轻，如一般住宅楼、仓库等。在防护措施上，可以采取简化的防雷系统，如设置接地装置和避雷针等[5]。

以笔者设计的佛山市某甲级写字楼防雷工程实例为例，介绍防雷设计的方法，并进一步深刻地反映现代综合防雷技术在实际工程中的应用情况。该写字楼预计遭受雷电的次数如表1 所示。

第二，适当的开展技能竞赛。高职院校学生在实际的学习过程，除了要认真学习教师以及师傅传授的技能之外，还应该积极的参加一些技能大赛，保证可以通过竞赛，不断提升水平，完善自身存在的不足。同时，院校也可以举办或者鼓励学生参加职业竞赛，让学生有机会学习不同院校以及学生的知识技能，领略来自不同职业的工匠精神，拓宽自身视野。此外，高职院校应该加大宣传，设立奖励机制，让学生可以了解竞赛的作用和意义，然后可以主动参与其中，提升自身能力和水平，促进自身未来发展。

表1 某写字楼的预计雷击次数计算列表

对于接地装置施工时建筑物周边无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体的规格尺寸，当闭合条形基础的周长大于60 m 时，规格尺寸为4 个25 mm 的扁钢和2 根C10 直径的圆钢。当闭合条形基础的周长在40 ～60 m 时，规格尺寸为4 个50 mm的扁钢和4 根C10 直径的圆钢，或者3 个C12 直径的圆钢。当闭合条形基础的周长小于40 m 时，要求钢材表面积总和大于4.24 m2。当长度相同、截面相同时，宜优先选用扁钢；采用多根圆钢时，