變電站防雷接地系統(tǒng)探究

劉凌波，方林艷，明戰(zhàn)起

(河南九域博慧方舟咨詢發(fā)展有限公司，鄭州 450000)

人們生活水平不斷提高，居民生活用電和工業(yè)用電量顯著增加。變電站是重要的電壓轉(zhuǎn)換場(chǎng)所，可以實(shí)現(xiàn)低壓電和高壓電轉(zhuǎn)換，將發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的低壓電轉(zhuǎn)換成高壓電用于電力輸送。變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)供電質(zhì)量有著非常重要的影響。自然雷電給人們生活帶來(lái)了很大危害，電力系統(tǒng)愈加重視防雷接地系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，變電站電力系統(tǒng)管理工作變得更加復(fù)雜。為提升供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)變電站穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)采取相應(yīng)的雷電防護(hù)措施，做好變電站防雷接地線路設(shè)計(jì)和安裝，保證變電站安全可靠運(yùn)行。防雷接地主要是消除雷電和靜電對(duì)變電站電力系統(tǒng)的危害，防止發(fā)生觸電事故和斷路故障。安裝時(shí)，要按規(guī)范安裝防雷接地裝置和線路，確保變電站正常運(yùn)行。應(yīng)明確變電站防雷接地設(shè)計(jì)的重要作用，了解變電站遭受雷擊災(zāi)害原因，制訂變電站防雷接地有效應(yīng)對(duì)措施，保證變電站電力系統(tǒng)良好運(yùn)行，提升供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 變電站防雷接地設(shè)計(jì)的重要作用

變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它可以實(shí)現(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)換，將發(fā)電廠的高壓電轉(zhuǎn)化為供人們使用的低壓電，其正常運(yùn)行對(duì)于穩(wěn)定供電有著非常重要的作用。當(dāng)遇到雷電暴雨天氣時(shí)，雷電產(chǎn)生的靜電會(huì)損害變電站電力系統(tǒng)，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)斷路，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致變電站裝置損壞，所以雷擊對(duì)變電站電力系統(tǒng)的危害較大。如果雷電進(jìn)入了控制保護(hù)系統(tǒng)中，有可能導(dǎo)致保護(hù)設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)，造成嚴(yán)重事故，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。合理設(shè)計(jì)防雷接地系統(tǒng)，可以盡快將雷擊靜電產(chǎn)生的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到大地，靜電負(fù)荷互相中和，使電壓消失，以避免雷電對(duì)變電站的危害。為提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證變電站正常運(yùn)行，一定要按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)和安裝防雷接地措施，及時(shí)消除雷電電壓，防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障和安全事故。

2 變電站遭受雷擊災(zāi)害的原因

在雷電多發(fā)地區(qū)，變電站極有可能遭受雷擊，如果沒(méi)有按照規(guī)范要求安裝防雷接地安全保護(hù)措施，雷電產(chǎn)生的電荷將通過(guò)電線進(jìn)入系統(tǒng)，造成電力系統(tǒng)斷路等故障。變電站遭受雷擊災(zāi)害的原因主要有以下幾方面：

2.1 電源線引入雷電

變電站安裝防雷接地保護(hù)時(shí)，沒(méi)有考慮到電源線的防雷節(jié)點(diǎn)保護(hù)措施。雷雨天氣時(shí)，變電站附近上空的雷電產(chǎn)生瞬時(shí)高壓電荷，通過(guò)電源線進(jìn)入電力系統(tǒng)，直接導(dǎo)致電源系統(tǒng)崩潰，使得系統(tǒng)斷路，電源停止工作，情況嚴(yán)重的可能會(huì)損壞電源內(nèi)部元件，引發(fā)系統(tǒng)故障。

2.2 通信線及網(wǎng)線引入雷電

發(fā)生雷電時(shí)，高壓產(chǎn)生的瞬時(shí)電荷會(huì)影響變電站系統(tǒng)中信息網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，過(guò)高的電荷會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，影響通信功能。如果雷電電壓較大，電勢(shì)差過(guò)大，會(huì)使通信端口損壞，引發(fā)通信故障。

2.3 接地不規(guī)范

進(jìn)行變電站防雷接地安裝時(shí)，最主要的是將雷電產(chǎn)生的電負(fù)荷傳遞到大地中，與大地中的電荷抵消。進(jìn)行防雷接地時(shí)，如果沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范安裝，會(huì)導(dǎo)致接地點(diǎn)之間存在電位差，這樣產(chǎn)生的電壓會(huì)再次進(jìn)入系統(tǒng)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，如果電勢(shì)差過(guò)高，電壓會(huì)損壞系統(tǒng)中的設(shè)備，引發(fā)設(shè)備故障，不利于變電站電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4 地網(wǎng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題

通常情況下，變電站使用的接地裝置是水平接地極，外緣不開(kāi)啟，內(nèi)部采用相應(yīng)的接地網(wǎng)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是等間距布置，由于端部效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的作用，導(dǎo)體之間的電流不均勻，接地網(wǎng)周?chē)膶?dǎo)體散流是中間導(dǎo)體散流的3倍，所以，地網(wǎng)邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度較高，且電網(wǎng)電位分布不均勻，造成地網(wǎng)面積不斷擴(kuò)大，網(wǎng)孔電量不斷增加。點(diǎn)位分布不均勻容易導(dǎo)致雷電產(chǎn)生的電荷順著接地線傳遞至大地產(chǎn)生瞬時(shí)電壓，影響變電站的正常運(yùn)行。所以，在布置導(dǎo)體間距時(shí)，間距最好不相等，這樣可以有效解決電位梯度不均勻的問(wèn)題。

3 做好變電站防雷接地的有效措施

為保證變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，一定要做好變電站防雷接地工作，接線時(shí)，要按照防雷接地設(shè)計(jì)原則和規(guī)范進(jìn)行線路安裝，避免雷電電荷進(jìn)入變電站電力系統(tǒng)，通過(guò)保護(hù)接地將雷電電荷及時(shí)抵消。對(duì)于一些重要的通信裝置，要消除雷電電壓對(duì)通信系統(tǒng)的干擾，可以安裝抗干擾器，防止雷電帶來(lái)的影響。

3.1 準(zhǔn)確屏蔽雷電流

為避免雷電產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓進(jìn)入電力系統(tǒng)，一定要做好電源線路和電力系統(tǒng)的保護(hù)，要保證線纜質(zhì)量，盡量使用抗干擾線纜，以有效屏蔽雷電流。為確保變電站的正常運(yùn)行，要在系統(tǒng)中加入保護(hù)裝置，如果雷電電壓進(jìn)入系統(tǒng)，要能及時(shí)識(shí)別并自動(dòng)斷路，斷路過(guò)程中，可以將雷電電壓降為0，然后盡快恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，避免雷電電壓損壞設(shè)備。

3.2 安裝防雷接閃器

對(duì)于雷電天氣較多的地區(qū)，可以安裝防雷接閃器來(lái)引導(dǎo)雷電電壓。在電力系統(tǒng)前端安裝攔截裝置，當(dāng)發(fā)生雷電時(shí)，攔截裝置可將產(chǎn)生的電荷引導(dǎo)至大地中，避免系統(tǒng)產(chǎn)生電壓，保證變電站穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 安裝變電站避雷器

在變電站最高的位置安裝避雷器可以有效避免雷電對(duì)變電站造成危害。避雷器是一種特殊的金屬裝置，它可以將雷電產(chǎn)生的電壓降到允許范圍內(nèi)，這樣即使線路進(jìn)入了部分電壓，也不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。我國(guó)主要安裝避雷器和接地線來(lái)消除雷電危害，這種防雷接地措施成本較低，效果較好。

3.4 合理布置避雷裝置位置

為提升變電站運(yùn)行的安全性，大多數(shù)保護(hù)裝置會(huì)設(shè)置在高壓電室，傳輸電力信息時(shí)，由主控臺(tái)電纜傳送，使信息接口和通信終端機(jī)實(shí)現(xiàn)信息互通。但通信電纜常受到失誤開(kāi)關(guān)操作、電力負(fù)荷和強(qiáng)電電纜磁場(chǎng)的影響，導(dǎo)致電力信息誤碼率升高。為消除雷擊對(duì)通信的干擾，要合理確定避雷裝置安裝位置，保證變電站安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

變電站是電力系統(tǒng)重要的電壓轉(zhuǎn)換場(chǎng)所，它的正常運(yùn)行對(duì)供電質(zhì)量有著重要影響。我國(guó)用電需求不斷增加，提升供電水平已成為電力行業(yè)研究的重點(diǎn)。為保證變電站穩(wěn)定運(yùn)行，消除雷電對(duì)變電站的影響，要按照防雷接地設(shè)計(jì)原則和規(guī)范做好防雷接地安裝，消除雷電對(duì)電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的影響。針對(duì)不同雷電災(zāi)害和原因，合理設(shè)計(jì)防雷接地裝置，加強(qiáng)接地保護(hù)措施，消除雷電危害，提升我國(guó)變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。