某變電所的防雷接地設(shè)計(jì)

海鈺

身份證號(hào)：410702197304231529

某變電所的防雷接地設(shè)計(jì)

海鈺

身份證號(hào)：410702197304231529

變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會(huì)受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)。因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

防雷；避雷器；接地裝置

變電所的雷害來(lái)自兩個(gè)方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入。對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊時(shí)避雷針不發(fā)生反擊。

對(duì)侵入波防護(hù)的主要措施是變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過(guò)電壓不超過(guò)擊耐壓值，同時(shí)在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)。

避雷針的作用是將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備。避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立裝設(shè)。避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電所。

避雷器是專門(mén)用以限制過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備。它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)。當(dāng)作用電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓，保護(hù)了其他電氣設(shè)備。

1　避雷器的選擇

1.1避雷器的配置原則

配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。

旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)在旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。

220kV以下變壓器和并聯(lián)電抗器必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備。

220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。

三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。

例如求函數(shù)y=（sinx+2）/（cosx-2）的值域。很多學(xué)生拿到題目的第一反應(yīng)是將函數(shù)變形化解為sin（x+θ）的形式，然后再根據(jù)三角函數(shù)的有界性進(jìn)行計(jì)算。但教師在習(xí)題計(jì)算過(guò)程中可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想，繪制單位圓，在單位圓上找出定點(diǎn)（2，-2），將三角函數(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成動(dòng)點(diǎn)（cosx，sinx）在限定條件下的斜率問(wèn)題。

1.2避雷器選擇技術(shù)條件

1）型式

選擇避雷器型式時(shí)，應(yīng)考慮被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點(diǎn)，可按表1選擇。

表1　避雷器型號(hào)選擇表

表中，F(xiàn)——閥型避雷器；S——配電所用；Z——發(fā)電廠、變電所用；C——磁吹；D——旋轉(zhuǎn)電機(jī)用；J——中性點(diǎn)直接接地。

2）額定電壓

避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。

2　進(jìn)線段保護(hù)

為使避雷器可靠地保護(hù)變壓器，還必須設(shè)法限制侵入波陡度和流過(guò)避雷器的沖擊電流幅值。因?yàn)楸芾灼鞯臍垑号c雷電流的大小有關(guān)，過(guò)大的雷電流致使額定電壓過(guò)高，而閥片通流能力有限，雷電流若超過(guò)閥片的通斷能力，避雷器就會(huì)壞。因此，還必須增加輔助保護(hù)措施配合避雷器共同保護(hù)變壓器，這一輔助措施就是進(jìn)線段［1］。

3　接地裝置的設(shè)計(jì)

接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)體與大地相連，使該物體或節(jié)點(diǎn)與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置。

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)中要滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 621-1997《交流電氣裝置的接地》中R≤2000/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0.5Ω，而是允許放寬到5Ω。但這不是說(shuō)一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，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)，3～10kV避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后不應(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足要求，施工后還應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和繪制電位分布曲線。

在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點(diǎn)要求，還得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而應(yīng)根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過(guò)5Ω都是合格的。

3.2接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣

220kV及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長(zhǎng)孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，水平接地帶間距通常為5～8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強(qiáng)分流處裝設(shè)垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點(diǎn)設(shè)置2.5～3m的垂直接地極，進(jìn)所大門(mén)口設(shè)帽檐式均壓帶。接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復(fù)合式地網(wǎng)。

長(zhǎng)孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗(yàn)確定，沒(méi)有輔助的計(jì)算程序和對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而粗略。因?yàn)榻拥鼐W(wǎng)邊緣部分的導(dǎo)體散流大約是中心部分的3～4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場(chǎng)強(qiáng)度比中心部分高，電位梯度較大，整個(gè)地網(wǎng)的電位分布不均勻。在220kV及以下的變電工程中采用長(zhǎng)孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因?yàn)槿氲毓收想娏飨鄬?duì)較小，地網(wǎng)面積不大，采用長(zhǎng)空網(wǎng)或方孔網(wǎng)的缺點(diǎn)不太突出。在500kV變電站采用長(zhǎng)空網(wǎng)或方孔網(wǎng)，上述缺點(diǎn)的表現(xiàn)會(huì)十分明顯，建議500kV變電站不采用長(zhǎng)孔或方孔地網(wǎng)［2］。

3.3降低接地網(wǎng)電阻的措施

3.3.1利用地質(zhì)鉆孔埋設(shè)長(zhǎng)接地極

根據(jù)接地理論分析，接地網(wǎng)邊緣設(shè)置長(zhǎng)接地極能加強(qiáng)邊緣接地體的散流效果，可以起到降低接地電阻和穩(wěn)定地網(wǎng)電位的作用。如果用打深井來(lái)裝設(shè)長(zhǎng)接地極，則施工費(fèi)很高。如果利用地質(zhì)勘察鉆孔埋設(shè)長(zhǎng)接地極，施工費(fèi)將大大節(jié)省。

3.3.2使用降阻劑

在高土壤電阻率區(qū)的接地網(wǎng)施工中使用降阻劑，無(wú)論是變電還是發(fā)電工程例子都很多。20世紀(jì)的70～80年代，使用較多的是膨潤(rùn)土降阻劑和碳基類(lèi)降阻劑。據(jù)了解，多個(gè)使用降阻劑的工程，接地完工后測(cè)量接地電阻情況都不錯(cuò)，但由于缺乏長(zhǎng)期的跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)降阻劑性能的長(zhǎng)效性和對(duì)接地極材料的腐蝕性的信息返饋少。確實(shí)也有質(zhì)量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對(duì)接地網(wǎng)造成腐蝕，引起各地對(duì)降阻劑使用意見(jiàn)分歧。

3.3.3利用地下水引外接地

當(dāng)變電站附近有低土壤電阻率區(qū)（水塘、水田、水洼地等，可以敷設(shè)輔助接地網(wǎng)與所內(nèi)主接地網(wǎng)連接，這種方式叫引外接地。這也是降低接地電阻的有效措施。

3.3.4擴(kuò)大接地網(wǎng)面積

在均勻分布的土壤電阻率條件下，接地電阻與接地網(wǎng)面積的平方成反比，接地網(wǎng)面積增大，則接地電阻減小，因此，利用擴(kuò)大接地網(wǎng)面積來(lái)降低接地電阻是可能預(yù)見(jiàn)的有效降阻措施。

［1］曹繩敏編.電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1995，5.

［2］文遠(yuǎn)芳編.高電壓技術(shù)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001，1.