变电站的防雷与接地（精选12篇）
变电站的防雷与接地 第1篇
关键词：变电站,雷电,防雷,接地
0 引言
变电站是电力系统的重要枢纽,如果变电站发生雷击事故,有可能使变电站的重要设备遭到严重损坏,变电站陷入瘫痪状态,造成大面积的停电,严重影响正常的工农业生产和人民生活,常常给人们的生命财产造成巨大损失,这就要求变电站必须具有十分可靠的防雷措施,以保证变电站的安全可靠运行。
1 雷电形成的基本原理
雷电是带电荷的雷云引起的放电现象。雷云中电荷的分布是不均匀的,而是形成许多堆积中心,因而不论是在云中或是在云对地之间,电场强度是不一致的,当云中某一电荷密集中心处的电场强度达到25-30k V/cm时,就会由云向地开始先导放电,进入了主放电阶段,出现了强烈的电荷中和过程,并随着雷鸣和闪电。主放电结束后,云中的剩余电荷沿着主放电通道开始流向大地,称为余光阶段,由于云中可能同时存在几个电荷中心,因此雷电往往是多重性的。
2 变电站的防雷保护
变电站遭受的雷害事故主要来自:一是雷直击于变电站的电气设备上;二是输电线路在雷电时产生感应雷过电压或遭雷击时产生直击雷过电压形成的雷电波沿着线路侵入变电站。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线,对雷电侵入波防护的主要措施是采用避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。
2.1 变电站的直击雷防护
对于全户内站,直击雷防护采取在变电站主控楼顶设置环型避雷带。对于其它类型的变电站,目前较多的采用避雷针来进行保护。独立避雷针与配电装置带电部分、变电站电气设备接地部分、构架接地部分之间的空中距离不宜小于5m,独立避雷针的接地装置与主接地网的地中距离不宜小于3m。对于35k V及以下变电站,因其配电装置的绝缘较弱,应装设独立避雷针;110k V及以上变电站,在土壤电阻率ρ≤1000Ω·m时,可将避雷针装于配电装置的构架上,但是由于主变压器的绝缘较弱,为了保证主变压器的安全,不允许在主变压器的门型构架上装设避雷针。对于避雷针的保护范围,在此列出单支避雷针的保护范围如下:
r=(1.5h-2hx)p
式中,r为保护半径,h为避雷针的高度;hx为被保护物高度;p为影响系数。
2.2 变电站的雷电侵入波防护
变电站限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器,目前多采用氧化锌避雷器取代阀型避雷器将避雷器并联装设在被保护设备的附近,当电压超过一定值时,避雷器动作先导通放电,从而限制了被保护设备的过电压值,达到保护高压电气设备的目的。另一保护措施是与避雷器相配合的进线保护段。
2.2.1 架空进线保护
为保证线路的安全运行,110k V及以上的架空线路上一般都全线架设避雷线,而35k V架空线路一般不全线架设避雷线,应在变电站1~2km的进线段架设避雷线,避雷线的保护角不宜超过20°,最大不能超过30°。
2.2.2 电缆进线保护
变电站的35k V及以上电缆进线段,在电缆与架空线的连接处应装设一组避雷器,其接地端与电缆的金属外皮连接。为保护电气设备,在变电站的线路进出口处装设一组避雷器。
2.2.3 变压器及配电装置的防护
变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器,变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设避雷器,用来保护变压器和配电装置,避雷器的安装位置应尽可能处于被保护设备的中间位置,此外,对于35~60k V中性点不接地或经大电感接地电网中的变压器,其中性点是全绝缘的,一般不需保护。对于110k V及以上中性点有效接地系统,为适应各种运行方式,其中一部分变压器有可能不接地运行,如果变压器中性点的绝缘水平属于分级绝缘,即变压器中性点绝缘不是按线电压的绝缘进行设计,则需选用与中性点绝缘等级相同的避雷器对变压器中性点进行保护。
2.2.4 二次防雷
为减少雷电对变电站建筑物内二次系统(自动化、计算机、通信、保护等弱电设备)的危害,需对变电站建筑物内二次设备进行全面完善的保护。
3 变电站的接地
除独立避雷针外,变电站其它的接地如工作接地、保护接地、避雷器接地共用一个主接地网。主接地网的接地电阻一般情况下应符合式:R≤2000/I。其中:R为考虑季节变化的最大接地电阻,Ω;I为计算用的流经接地装置的入地短路电流,A。当变电站的最大入地电流较大,要求接地装置的接地电阻难以达到计算值时,接地装置在满足跨步电势和接触电势不超过允许值的要求及满足二次系统对接地电阻值要求的情况下,110k V变电站接地电阻值可按不大于1欧姆设计,在接地网接地电阻达到要求后,只要同时在变电站内的道路及操作地面处作高阻处理:即敷设沥青底、碎石垫层200mm、硬化混凝土地面,在10k V开关柜操作面铺设绝缘胶垫,并在变电站四周与人行道相邻处及综合配电楼各层楼板设置与主网相连接的均压带后,可以满足接触电势和跨步电压的要求,达到运行要求。目前变电站的接地网普遍采用常规水平接地与垂直接地结合的复合地网,接地网位于变电站内。变电站站址处的土壤电阻率偏高时,常规水平接地与垂直接地结合的复合地网的接地电阻可能达不到要求,这时可以考虑采用电解接地极或填埋降阻剂进行降阻。采用降阻剂的做法是,在全站水平接地网均填埋降阻剂,同时在站内适当位置加打10~30米的深井接地极,内填降阻剂,深井数量视实际情况而定,其优点是接地网一旦施工完成,其性能稳定可靠,且运行经验丰富,目前普遍采用。当变电站站址处的土壤电阻率很高时,采用钢材布置的复合地网的接地电阻并结合降阻措施后仍然达不到要求时,可考虑采用铜导体接地,只是造价较高。
4 结语
防雷和接地都是一项非常重要的工程,在工程设计中,需根据各地的实际情况,综合考虑防雷与接地,做好防雷保护措施,防止变电站发生雷害事故,以保证变电站的安全可靠运行。
参考文献
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[2]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版,1985.
输电线路的防雷与接地规定有哪些？ 第2篇
输电线路的防雷，应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式，
(1) 35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1～2km的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线，或者安装线路金属氧化物避雷器，
(2) 110kV线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线;但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。
(3) 220kV线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。
浅析变电站防雷接地技术的应用 第3篇
【关键词】变电站防雷;接地技术
雷电具有很庞大的能量，同时也具有很强的破坏性，它可以造成变电站设备内部损坏或直接破裂。雷电对变电站的危害主要是由于其电的性质和电热的特性。电的特性是指雷电具有高电压性，电热的特性是指雷电能产生大量的热，这两种特点使得雷电对变电站的危害是非常大的。所以运用防雷接地技术，对变电站设备进行保护是必要的。
一、变电站防雷技术
变电站防雷技术是指通过各种避雷装置对变电站进行的防雷保护。其主要的避雷方式有避雷器、避雷线、避雷针等方式。
1、避雷器的应用
避雷器是一种保护电气设备免受雷电过电压危害的一种防雷电波的重要装置，它对于变电站内部的电气设备有着很好的防护作用，避雷器在正常的系统电压力下，呈现高电阻状态，而在雷电高电压状态下，其电阻会迅速降低，从而使电流快速通过流入大地，从而限制了避雷器两端的电压值，避免了雷电对变电站内部电气设备的损害。
2、避雷线应用
避雷线是一种架空地线，其架设在杆塔上部，用于防治杆塔遭受雷击过电压。雷电有可能打在杆塔上，也有可能打在送电线上，当雷打在输电线上时，由于雷电的过电压超出了输电线的抗电强度，就会造成电路跳闸，造成停电事故。避雷线可以遮住输电线路，使雷尽量打在避雷线上，通过避雷线的接地端，把雷电引向大地，降低雷电的过电压对输电线路的危害。
3、避雷针的应用
避雷针是一种高空防雷的措施，它对于防护变电站免受高空直接雷击有着重要的作用。
避雷针主要是通过高空中的金属棒，破坏掉高空雷层的电压，把雷电荷通过金属连接体引向大地，从而避免地面变电站遭受雷电破坏的安全防护措施。
二、变电站接地技术
1、变电站接地技术
变电站接地技术分为直接和间接两种，直接接地技术是指通过在变电站的高处架设避雷针等装置，以直接的方式从变电站上方把雷电引入大地，来避免雷电直接击中变电站，而产生巨大的危害。而变电站的间接防雷接地技术是指，为了避免雷电所产生的感应波及感应流对变电站内部的一些重要零部件产生损坏，而在变电站运行系統中设置的中性点进行接地。以上两种变电站的 接地技术都是为了消除减少由雷电而产生的过电压危害而设立的接地。
（1）间接接地技术
变电站的工作接地是指为了防止雷电所产生的巨大的感应波和感应流对变电站内部线路造成破坏，而设置的变电站系统运行中性点或接地点，此种接地技术会在正常情况下有不恒定的电流通过。
（2）保护接地技术
变电站防雷的保护接地是指为了防止雷电直接击中变电站外壳，导致变电站外部的破裂而引起内部线路的引燃着火，而把变电站外部易导电的金属外壳接地的情况。此种接地一般情况下接地的线路无电流通过。
（3）直接接地技术
变电站的直接接地技术是指为了消除或减少直接雷击的过电压而给变电站带来的损害而设立的接地。此种接地只会在雷电冲击下才会有短暂的电流通过，一般情况下无电流流通。
3、变电站接地技术的要求
（1）变电站接地技术装置的要求
变电站接地技术装置是一个完整的系统，其是由接地材料及相关装置的成，其分为接地母线、接地线、接地极等。接地母线也被称为层接地端子，它是连接接地干线与接地线的中段接线，其比接地线干线低一个层次，比接地线高出一个层次。接地线是连接接地极与接地母线的金属通体，其处于接地极上。而接地极是接地线的一个连接极片，其用于降低接地装置的接地点的电阻率，增大流通滤，以更好的增加防雷的效果。
（2）变电站接地技术装置的电阻要求
变电站防雷接地技术装置电阻的大小与接地的埋设方式，以及土壤的电阻率，接地极的几何形状等有着重要的关系，而与接地材料的材质无关。对于接地装置的接地电阻，要控制在一定的范围内，否则可能达不到相应的防雷效果和降低雷电危害的效果。
（3）变电站接地技术的系统性要求
变电站接地要注重全面的防护措施，即要注重变电站外壳的防护，又要注意变电站内部元器件的防护与保护，做到全面的系统的防雷措施。在变电站接地防雷式，首先要对变电站外部金属外壳进行接地保护，以免防止雷击造成变电站内部漏电，而使其外壳带电，给人们带来安全危害。其次还要做好变电站内部的防止雷电波的冲击措施。主要是通过设置金属屏蔽网来屏蔽雷波对变电站内部微机的损害。另外，应该有一定大的接地截面，以使其达到有效防雷的目的。
（4）变电站接地技术浸入波的防护要求
变电站侵入波主要是指雷电所产生的波对变电站的损害。其主要是由于雷电所产生的强度波是变电站内部产生巨大的感应电流，而对变电站内部设备产生破坏的过程。对于变电站侵入波的保护主要是通过避雷器的应用防护。在进行避雷器的选择时，应注意避雷器的型号和参数，以起到对变电站内部设备器件进行保护的目的。
三、变电站防雷接地技术应用的意义
变电站防雷接地技术的应用对于保护电力变电站有着重要的作用，其不仅减少了电力企业的经济损失，还降低了电力设备给人们带来的安全隐患，对于电力企业的安全生产运行有着积极的意义和作用，对于社会的安全用电也有着重要的作用。
四、结束语
变电站防雷接地技术的目的是通过把由雷击而产生的冲击波引向大地，从而起到保护变电站设备的作用。其对于减少变电站设备及其设施免受雷电危害和减少电力变电设施给人们的人身安全带来的危害有着非常重要的意义和作用。要做好变电站防雷接地技术，减少雷电对变电站设备的影响，就应该全面的考虑应用接地技术的各个环节，减少环境给接地技术造成的不良影响。
参考文献
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变电站的防雷接地设计分析 第4篇
1 防雷的重要性
雷电是自然界的雷云和大地之间放电现象, 其特点是电压很高、电流很大、能量释放时间短, 具有很大的危害性。在雷击时, 大气层通常产生强大的电流, 在电流的作用下有着较大的能量。对于建筑物和电力设备的破坏最为显著。雷电损坏通常有直击雷和感应雷伤害。
直击雷是雷云与建筑物等其他物体之间发生的迅猛放电现象, 它的电压峰值通常可以达到几万伏甚至更大, 对设备损害十分巨大, 并且难以修理。在雷电放电时, 巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势, 进而产生感应电流, 如果不及时导入大地很容易引起事故, 如图1所示。
2 变电站接地装置设计原则
变电站的接地技术是防雷技术的一个有效措施之一, 主要通过接地装置将雷击电流及时导入大地, 防止电力设备遭遇雷击带来的损坏, 保证设备的正常运行。遵循以下原则:接地网选择导电性能比较好的导线与建筑物地基或者地线统一连接;选择自然接地物作为基础辅以人工体作为补充;选用统一的接地网和接地方式接地。根据《交流电气装置的接地要求》, 变电站的接地装置应该满足:R≤2000/I.R表示接地电阻, I表示流经接地装置的短路电流, 在现行的接地阻值已经由原来的0.5Ω调整到5Ω.放宽电阻值是有限制条件的, 不是所有的接地系统都可以采用5Ω, 在避免转移电位造成事故的前提下, 采用隔离措施, 在系统建立之后, 应该测量电位分布和作出电位分布曲线。
3 变电站直击雷的防雷接地装置
变电站直击雷的放尅接地要求:
(1) 设备的接地点远离避雷针的接地线的入地点, 避雷针的接地线也要远离电气设备, 同时远离人员密集区和易燃物品区域。
(2) 接地系统应该和总线地网连接, 设立集中接地装置, 工频接地电阻大于10Ω.
(3) 对与变电站的主控楼、主控室或是网络控制楼和室内配电装置, 如果有金属结构或是屋顶是金属做的时, 必须将金属部分接地;如果屋顶是钢筋混凝土结构的, 则要将钢筋焊接成网并接地;如果屋顶的结构是非导电的时候, 采用避雷针保护方法, 可以在屋顶设置8m-10m左右的金属网, 并且避雷带网络设引下线接地。
变电站直击雷的防护主要就是安装避雷针, 将直接雷电流吸引到自身, 并且安全导入大地, 从而保护变电站的各种装备。变电站的各种电气设备必须要在直击雷的保护之下。具体要求:例如, 35KV以下的变电站接地线入地点距离被保护物的距离必须大于15m, 考虑低压线路的绝缘水平比较低, 避雷针禁止设置在配电架上, 必须独立安装, 避免电流反击现象的发生。我们只有将变电站所有的电力设备和变电站的进出线路必须纳入避雷保护的范围, 这样变电站才有可能避免遭受直接雷击带来的损坏。
4 感应雷的防雷接地系统的设计
感应雷就是直击雷通过电磁感应产生的二次效应, 通常也叫二次雷。感应雷伤害主要是通过与大地产生静电感应, 使遇袭设备超过本身的超压和耐压, 进而是设备损坏, 在防雷接地技术中我们主要是减少感应雷的伤害。每次雷电都会产生感应雷, 只不过危害的大小程度不同, 目前对于防止感应雷的技术还不太完善, 主要是通过拦和堵的方法。
4.1 感应雷的拦截
感应雷的拦截主要是通过避雷针。避雷针的作用主要是靠引雷来避雷的, 不会加重感应雷的破坏力。防止感应雷的接地系统的质量是拦截感应雷的关键。, 系统质量越好, 避雷针的针尖吸引电荷也就会更加密集, 接地端的被斥电荷向大地也就疏散效果愈好, 避雷针的尖端及时发生尖端放电, 中和电荷, 进而避免感应雷的在变电站设备的形成, 达到一个防雷保护区。提前放电中和的是自由先导性质的很小部分的雷云电荷, 使得感应雷的形成缺少形成条件, 我们知道雷云的移动, 从而避免感应雷的产生。
考虑避雷针的导电性能, 我们通常采用无感和低阻抗的镀铬铁质避雷针, 再加上一定的高度和突出性, 效果十分明显。避雷针的设计:常规的单坑单极的接地系统, 虽然检测正常, 但是复杂的土质条件使它很难产生防雷作用。我们可以采用深掘五坑, 每坑电极16根, 在加上降阻剂, 坑道间隔的距离和坑坑连接形成一个地网, 在连接线的焊接桩形电极, 向外延伸辐射线, 这就是一个防雷拦截的辐射式地网接地系统。系统尽量建立在地质比较潮湿的地方, 这样地网系统的导电性能比较好, 导入大地电荷容易扩散, 防雷的效果更好。
对于接地电阻的计算:理论上, 当接地体长度 (L) 大于接地体直径 (d) 时, 单一垂直接地体的接地电阻 (R) 可以按下式计算即
式中, ρ为土壤电阻率, 根据ρ=2πa R计算, 取70为 (中间值) ;d值因取材不同而不同, 若为直径60mm的钢管, d取0.06m, 若为50×50×50mm的镀锌角钢, d取0.04m
水平接地体的接地电阻按下式计算, 即
式中, ρ、L同 (1) 式;b为接地体边长;h为水平接地体埋深, 这里取0.8m和直击雷的避雷针要求一样, 独立安装避雷针单独设置接地装置;建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋及建筑物的环状基础钢筋接, 并与室外的人工接地体相连, 与工作接地共地, 形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠, 引下线应不少于2根, 在高土壤电阻系数地区, 可采用多根引下线以降低冲击接地电阻, 引下线要求机械连接牢固, 电气接触良好。
4.2 感应雷的堵截系统设计
拦雷系统的保护范围比较小, 对于临界范围极强的雷电和感应雷的威胁依然存在, 我们使用堵截的方法屏蔽和安装避雷器来满足避雷的效果。屏蔽是解决电磁感应的有效手段, 根据法拉第的电磁感应, 我们可以对变电站实施机房敷设金属网和设备屏蔽。将设备进行封严就是最好的屏蔽, 由于设备本身就是金属闭合结构, 这样就是两层屏蔽。
避雷器的作用就是消除电磁脉冲产生的浪涌过电压, 将侵入到变电站的雷电降低到电气装置绝缘强度允许值以内。对于变电站的接地系统必不可少的防护措施, 常用避雷器有梅兰三厢四线避雷器。在变电站的配电盘和稳压器上安装避雷器形成两级防护。
对于防雷接地研发提前放电和无源电路等特殊材料的避雷针和避雷器是目前防止感应雷最佳方法。
5 防雷接地的施工要求
防雷接地系统的工程质量关系到防雷效果。只有严格按照相关的技术规范和设计要求施工, 才能够确保系统的使用。
(1) 使用专业的是施工队伍和技术人员严格按照设计要求施工。
(2) 接地网连接一律使用电气焊接。
(3) 每一项工程完工都要进行现场检测。为使所有地网中接地电阻的检测数据精确无误, 每隔7天要进行一次复测三前后应有三次复测。对个别接地电阻值大于4欧姆的复合接地体, 可采取增加垂直接地体根数的措施, 以保证接地施工达到预先的设计要求。
6 结语
防雷接地系统是电气设备防止雷击减损的最佳手段, 对于防雷接地系统的设计要求和施工质量是防雷效果的关键。只有根据现场的实际情况制定出相关的设计方案和严格的高质量施工才能够是变电站的不同层次的设备系统达到避雷效果, 为变电站的电气设备提供安全稳定的运行环境, 同时保障生命财产安全。
摘要：防雷接地技术是将电子或者电力设备中遭受到雷击而产生的电流导入大地实现对设备和建筑物的保护的一项技术。同时将设备中存在的电流通过PE线输送大地, 避免可能造成的危险。文章通过对变电站的防雷接地设计要求进行了阐述。说明了防雷接地的重要性。
关键词：变电站,防雷接地,避雷针,避雷器
参考文献
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防雷与接地工安全技术交底 第5篇
一、施工准备
（一）作业条件
1、接地体安装：
（1）人工接地体：设计位置的场地没被占用，且已经清理好。（2）利用底板钢盘或深基础做接地体：底板盘与柱筋连接处已绑扎完。
2、接地干线安装：（1）支架安装完毕。（2）土建抹灰已完成。（3）穿墙保护管已预埋。
3、支架安装：
（1）各种支架已运到现场。（2）结构工作已经完成。（3）室外必须有脚手架或爬梯。
4、防雷引下线暗敷设：
（1）建筑物有有脚手架或爬梯，达到能上人操作的条件。（2）利用主筋作引下线时，钢筋绑扎完毕。
5、避雷引下线明敷设（1）支架安装完毕。
（2）建筑物有脚手架或爬梯，达到能上人操作的条件。（3）土建外装修完毕。
6、避雷网安装：（1）支架安装完毕。
（2）具备调直场地和垂直运输条件。（3）接地体与引下线必须做完。
7、避雷针安装：
（1）接地体及引下线必须安装完毕。（2）需要脚手架处，脚手架搭设完毕。
（3）土建结构工程已完成，并随结构施工做完预埋件。
（二）材料要求
1、防雷及接地装置所有部件均应采用镀锌材料，并有出厂合格证和镀锌质量证明书。在施工过程 中应注意保护镀锌层。其主要镀锌材料有：扁钢、角钢、圆钢、钢管、铅丝、螺栓、垫圈、弹簧垫圈、U 形螺栓、元宝螺栓、支架等。
2、电焊条、氧气、乙炔、沥青油、混凝土支座、预埋铁件、小线、防腐油、银粉、黑色油漆等。
（三）主要机具
1、常用电工工具：手锤、钢据、压力案子、大锤等。
2、线坠、卷尺、大绳、粉线袋、绞磨（或倒链）、紧线器、电锤、冲击钻、电焊机、气焊工具等
二、质量要求
质量要求符合《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）的规定。
项序检查项目允许偏差或允许差 主1 接地装置测试点的设置第24.1.1 条 控2 接地电阻值测试第24.1.2 条
项3 防雷接地的人工接地装置的接地干线埋设第24.1.3 条 目4 接地模块的埋设浓度间距和基坑尺寸第24.1.4 条 一般 接地装置埋设深度、间距搭接长度和防腐措施 第24.2.1 条
项2 接地装置的材质和最小允许规格、尺寸第24.2.1 条 目3 接地模块与干线的连接和干线材质选用第24.2.3 条
三、工艺流程
接地体→接地干线→支架→引下线明敷→避雷针→避雷网→避雷带或均压环
四、操作工艺
（一）接地体的安装
1、接地体的安装有关规定：
（1）接地体顶面埋设深度应符合设计要求。当无要求时，不应小于0.6m。角钢及钢管接地体应垂直配置。除接地体外，接地体引出线的垂直部分和接地装置焊接部位应防腐处理；
在作防腐处理前，表面必须除锈并去掉焊接处残留的焊药。
（2）垂直接地体的间距不应小于其长度的3~5 倍。水平接地体的间距应符合设计规定。当无 设计规定时不宜小于5m。
（3）除环形接地体外，接地体埋设位置应在距建筑物3m 以外。距建筑物出入口或人行道也 应大于3m，如小于3m 时，应采用均压带做法或在接地装置上面敷设50~90mm 厚度的 沥青层，其宽度应超过接地装置2m。
（4）接地体敷设完毕，基坑回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等。（5）外取的土壤不得有较强的腐蚀性；在回填土时应分层夯实。
（6）接地装置由多个分接地装置部分组成时，应按设计要求设置便于分开的断接卡。自然接 地体与人工接地体连接处应有便于分开的断接卡，断接卡应有保护措施。
2、人工接地体安装：
（1）接地体加工：根据设计要求的数量、材料、规格进行加工，材料一般采用钢管和角钢切 割，长度不应小于2.5m。如采用钢管打入地下应根据土质加工成一定的形状遇松软土 壤时，可切成斜面形，为了避免打入时受力不均使管子歪斜，也可以加工成扁尖形；遇 土质很硬时，可将尖端加工成圆锥形。如选用角钢时，应采用不小于40mm*40mm*4mm 的角钢，切割长度不应小于2.5m，角钢的一端应加工成尖头形状。
（2）沟槽开挖：根据设计图要求，对接地体（网）的线路进行测量弹线，在此线路上挖掘深 为0.8~1m，宽为0.5m 的构槽，沟顶部稍宽，底部渐窄，沟底如有石子应清除。
（3）安装接地体（极）：构槽开挖后应立即安装接地体和敷设接地扁钢，防止土方倒塌。先 将接地体放在沟槽的中心线上，打入地下。一般采用大锤打入，一人扶着接地体，一人 用大锤敲打接地体顶部。使用大锤敲打接地体时要平稳，锤击接地体正中，不得打偏，应与地面保持垂直，当接地体顶端距离地面600mm 时停止打入。
（4）接地体间扁钢敷设：扁钢敷设前应调直，然后将扁钢放置于沟内，依次将扁钢与接地体 用电（气）焊焊接。扁钢应侧放而不可放平，侧放时散流电阻较小。扁钢与钢管连接的 位置距接地体最高点约100mm。焊接时应将扁钢拉直，焊后清除药皮，刷沥青做防腐 处理，并将接地线引出至需要的位置，留有足够的连接长度，以待使用。
3、自然基础接地体安装：
（1）利用底板钢筋或深基础做接地体：按设计图尺寸位置要求，标好位置，将底板钢盘搭接 焊好，再将柱主筋（不少于2 根）底部与底板筋搭接焊，并在室外地面以下将主筋焊接 连接板，清除药皮，并将两根主筋用色漆做好标记，以便引出和检查。
（2）利用柱形桩基及平台钢筋做接地体：按设计图尺寸位置，找好桩基组数位置，把每组桩 基四角钢盘搭接封焊，再与柱主筋（不少于2 根）焊好，并在室外地面以下将主筋焊接 连接板，清除药皮，并将两根主筋用色漆做好标记，以便引出和检查。
4、接地体核验：
接地体安装完毕后，应及时请监理单位进行隐检核验（签署审核意见，并下审核结论），接地体材质、位置、焊接质量等均应符合施工规范要求。接地电阴应及时进行测试，当利用自然接地体作为接地 装置时，应在底板钢筋绑扎完毕后进行测试；当利用人工接地体作为接地装置时，应在回填土之前 进行测试；若阻值达不到设计、规范要求时应补做人工接地极。接地电阻测试须形成记录。
5、成品保护：
（1）其他工种在开挖土方时，注意不要损坏接地体。（2）安装接地体时，不得破坏散水和外墙壁装修。（3）不得随意移动已经绑扎完的结构钢筋。二）接地干线安装
1、接地干线安装的有关规定：
（1）接地干线在穿过墙壁、楼板和地坪处应加装钢管或其他坚固的保护套；有化学腐蚀的部 位还应采取防腐措施。在跨越建筑物伸缩缝、沉降缝处，应设置补偿器，补偿器可用接 地线本身弯成弧状代替。
（2）接地干线应设有测量接地电阻而预备的断接卡子。一般采用暗盒装入，同时加装盒盖并 做上拉地标记。
（3）接地干线应设有测量接地电阻而预备的断接卡子。一般采用暗盒装入，同时加装盒盖并 做上接地标记。
（4）每个电气装置的接地应以单独的接地线与接地干线相连接，不得在一个接地线中串联几 个需要接地的电气装置。
2、接地干线明敷时的有关规定：
（1）应便于检查。
（2）敷设位置不应妨碍设备的拆卸与检修。
（3）支持件间的距离，在水平直线部分应为0.5~1.5m，垂直部分应为1.5~3m，转弯部分应为0.3~0.5m。
（4）接地干线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面距离应为250~300mm，与建筑物墙壁间的间隙应为10~15m。
（5）接地干线应按水平或垂直敷设，亦可与建筑物倾斜结构平行敷设，在直线段上不应有高低起伏及弯曲等情况。
（6）明敷接地线表面应涂15~100mm 宽度相等的绿色和黄色相间的条纹。在每个导体的全部长度上或只在每个区间或每个可接触到的部位上应作出标志。当使用胶带时，应使用双色胶带。
3、室外接地干线敷设：
（1）首先进行接地干线的调直、测位、打眼、煨弯，并安装断接卡子及接地端子。（2）敷设前按设计要求的尺寸位置先开挖沟槽，然后将扁钢侧放埋入。回填土应压实，接地干线末端露出地面应不超过0.5m，以便接引地线。
2、室内接地干线敷设：室内接地干线多为明敷设，但部分设备连接的支线需经这地面也可以埋设 在混凝土内，具体做法如下：
（1）预留孔：按设计要求尺寸位置，预留出接地线孔，预留孔的大小应比敷设接地干线的厚度、宽度各大出6mm 以上，其方法有三种：
第一种：施工时可按上述要求尺寸截一段扁钢预埋在墙壁内，当混凝土还未凝固时，抽动扁钢以便凝固后易于抽出。
第二种：将扁钢上包一层油毛毡或几层牛皮纸后埋设在墙壁内，预留孔距墙壁表面应为15~20mm。第三种：保护套可用厚1mm 以上的铁皮做成方形或圆形，大小应使接地线穿入时，每边有6mm 以上的空隙。
（2）支持件的固定：支持件应采用40*40mm 的扁钢，尾端应制成燕尾状，入孔深度与宽度各为50mm，总长度为70mm。其具体固定方法如下：砖墙、加气混凝土墙、空砖墙上固定：根据设计要求先在墙上确定轴线位置，然后随砌墙将预制成50mm*50mm 的方木样板放入墙内，等墙砌好后将方木样板剔除，然后将支持件放入孔内，同时洒水淋湿孔洞，再用水泥砂浆将支持件埋牢，等凝固后使用。
现浇混凝土墙上固定：先根据设计图要求弹线定位、钻孔，支架做燕尾埋入孔中，调平正，用水泥砂将进行固定。
（3）明敷接地线安装：当支持件埋设完毕，水泥砂浆凝固后，可敷设墙上的接地线。将接地扁钢沿 墙吊起，在支持件一端用卡子将扁钢固定，经过隔墙壁时穿跨预留孔，接地干线连接处应焊接牢固。末端预留或连接应符合设计要求。
3、成品保护：
（1）电气施工时，不得磕碰及弄脏墙面。（2）焊接时注意保护墙面。
（3）在土建喷浆前，必须先将接地干线用纸包扎。（4）拆除脚手架或搬运物件时不得碰坏接地干线。
（三）支架安装
1、支架安装的有关规定：
（1）支架应有燕尾，角钢支架埋注深度不小于100mm，扁钢和钢支架埋深入不小于90mm。（2）防雷装置的各种支架顶部应距建筑物表面100mm ；接地干线支架的端应距墙面20mm。（3）支架水平间距不大于是1m（混凝土支座不大于2m）；垂直间距不大于1.5m，各间距应 均匀，允许偏差30mm。转角处两边的支架距转角中心不大于250mm。（4）埋设支架所用的水泥砂浆，其配合比不应低于1：2。
2、支架安装：
（1）应尽可能随结构施工预埋支架或铁件。（2）根据设计要求进行弹线及分档定位。
（3）用手锤、錾子进行剔洞，洞口的大小应里外一致。
（4）首先埋设一条直线上的两端支架，然后用铅丝拉直线埋设其他支架。在埋设前应先把洞 内用水湿润。
（5）如用混凝土支座，将混凝土支座分档摆好，先在两端支架间拉直线，然后将其他支架用 砂浆找平找直。
（6）如果女儿墙预留有预埋铁件，可将支架直接焊在铁件上，支架的找直方法同前。
3、成品保护：
（1）剔洞时，不应损坏建筑物结构。（2）支架稳固后，不得碰撞松动。
（3）支架稳后应保护好，防止土建外墙装修或内墙喷浆时污染支架。
（四）避雷引下线敷设
1、避雷引下线需要装设断接卡子或测试点的部位、数量按图施工设计，无要求时按以下规定设置：（1）引下线扁钢截面不得小于25mm*4mm ；圆钢直径不得小于12mm。（2）建、构筑物只有一组接地体时，可不做断接卡子，但要设置测试点。（3）建、构筑物采用多组接地体时，每组接了体均要设置断接卡子。
（4）断接卡子或测试点设置的部位应不影响建筑物的外观且应便于测试，暗设时距地高度为 0.5m，明设时距地高度为1.8m;1.8m 以下部位应用竹管或镀锌角钢保护。断接卡子所用 螺栓直径不得小于10mm，并需加镀锌垫圈和镀锌弹簧垫圈。
2、避雷引下线暗敷设的有关规定：
（1）利用主筋作暗敷设引下线时，每条引下线不得少于两根主筋，每根主筋直径不能小于.12mm。每栋建筑物至少有两根引下线（投影面积小于50m2 的建筑物例外）。防雷引 下线最好为对称位置，例如两根引下线要做成“一”字形或以“乙”字形，四根引下线 要做成“I”字形，引下线间距离不应大20m，当大于20m 时应在中间多引一根引下线。（2）现浇混凝土内敷设引下线不做防腐处理。
（3）主筋搭接处按接地线要求焊接，当主筋连接采用压力埋弧焊、对焊、冷挤压、丝接时其 接头处可不焊跨接地线及其他的焊接处理。
3、避雷引下线暗敷设做法：（1）首先将所需扁钢（或圆钢）用手锤（或钢筋扳子）进行调直或扳直。将调直的引下线运到安装地点，按设计要求随建筑物引上、挂好，及时将引下线的下端与接地体焊接，或与断接卡子连接。如需接头则应进行焊接，焊接后应敲掉药皮并刷防锈漆（现浇混凝土除外）及银粉，最后请有关人员进行隐检验收，做好记录。
（2）利用主筋作引下线时，按设计要求找出全部主筋位置，用油漆做好标记，距室外地面0.5m 处焊接断接卡子，随钢盘逐层串联焊接至顶层，并焊接出屋面一定长度的引下线镀锌扁钢40*4 或.12 的镀锌圆，以备与避雷网连接。每层各引下点焊接后，隐蔽之前，均应请有关人员进行隐检，同时应填写隐检记录。
4、避雷引下线明敷设的有关规定：
（1）引下线应躲开建筑物的出入口和行人较易接触到的地点，以免发生危险。（2）引下线必须调直后方可进行敷设，弯曲处不应小于90°，并不得弯成死角。
（3）引下线除设计有特殊要求外，镀锌扁钢截面不得小于48mm2,镀锌圆钢直径不得小于 8mm。
5、避雷引下线明敷设做法：
（1）引下线如为扁钢，可放在平板上用手锤调直；如为圆钢放开，一端固定在牢固地锚的机具上，另一端固定在绞磨（或倒链）的夹具上进行冷拉直。
（2）将调直的引下线运到安装地点。
（3）将引下线用大绳提升到最高点，然后由上而下逐点固定，直至安装断接卡子处。如需接头或安装断接卡子，则应进行焊接。焊接后清除药皮，局部调直，刷防锈漆（或银粉）。
（4）将引下线地面以上2m 段套上保护管，卡固、刷红白油漆。（5）用镀锌螺栓将断接卡子与接地体连接牢固。
6、成品保护：
（1）安装保护管时，注意保护好土建结构及装修面。（2）拆架子时不要磕碰引下线。
（五）避雷网安装
1、避雷网安装的有关规定：
（1）避雷网卡固时应加镀锌弹垫、平垫。
（2）避雷线弯曲处不行小于90°，弯曲半径不得小于圆钢直径的10 倍。（3）避雷线如用扁钢，截面不得小于48mm2;如为圆钢直径不得小于8mm。（4）遇有变形缝处应做煨弯补偿。
2、避雷网安装做法：（1）避雷线如为扁钢，可放在平板上用手锤调直；如为圆钢，可将圆钢放开一端固定在 牢固地锚的夹具上，另一端固定在绞磨（或倒链）的夹具上，进行冷拉调直。（2）将调直的避雷线运到安装地点。
（3）将避雷线用大绳提升到顶部，调直、敷设、卡固、焊接连成一体，同引下线焊接。焊接的药皮应敲掉，进行局部调直后刷防锈漆及银粉。
（4）建筑物屋顶上有突出物，如金属旗杆、透气管、金屑天沟、铁栏杆、爬梯、冷却水 塔、电视天线等，这些部位的金属导体都必须与避雷网焊接成一体。顶层的烟囱应 做避雷带或避雷针。
（5）在建筑物的变形颖外应做防雷跨越处理。
（6）避雷网分明网和暗网两种，暗网格越密，其可靠性就越好。网格的密度应视建筑物 的重要程度而定。重要建筑物可使10m*10m 的网格；一般建筑物采用20*20m 的 网格即可。如果设计有特殊要求应按设计要求去做。
4、成品保护：
（1）遇坡顶瓦屋面，在操作时应采取措施，以免踩坏屋面瓦。（2）不得损坏外檐装修。（3）避雷网敷设后，应避免砸碰。
（4）避雷网敷设完毕后，应注意保护，防止外墙装修污染避雷线。
（一）避雷针制作与安装
1、避雷针制作与安装的有关规定：
（1）独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口等的距离应大于3m，当小于3m 时，应采取均压措施或铺设暖石或沥青地面。
（2）独立避雷针应设置独立的集中接地装置。当有困难时，该接地装置可与接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV 及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
（3）独立避雷针的接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。配电装置的架构或屋顶 上的避雷针应与接地网连接，并在其附近装设集中接地装置。
（4）建筑物上的避雷针或防雷金属网应和建筑物顶部的其他金属物体连接成一个整体。（5）避雷针采用镀锌钢管制作针尖，管壁厚度不得小于3mm，针尖涮锡长度不得小于 70mm。
（6）避雷针应垂直安装牢固。
2、避雷针制作：（1）避雷针一般采用圆钢管制成，其直径不应小于下列数值：
独立避雷针一般采用.19 镀锌圆钢；屋面上的避雷针一般采用.25 镀锌钢管；水塔顶部避雷针圆钢直径为25mm，钢管直径为40mm ；烟囱顶上圆钢直径为25mm ；避雷环圆钢直径
为12mm ；扁钢截面长10mm，厚度为4mm。
（2）把放电尖端打磨光滑后进行涮锡。如针尖采用钢管制作，可先将上节钢管一端锯成锯齿形，用手锤收尖后，焊缝磨平、涮锡。
（3）按设计要求的材料所需的长度分多节进行下料，然后把各节管按粗细拼装起来，相邻 两节应把细管插入粗管中一段，插入长度一般为250mm。最后把各个接头用.12 铆钉铆
接或采用开槽焊接。接口部分应焊牢。（4）焊接后把避雷针体镀锌或涂银粉。
3、避雷针安装先北将支座钢板的底板固定在预埋地脚螺栓上，焊上一块肋板，再将避雷针立起、找直、找正后进行点焊，然后加以校正，焊上其他三块肋板。最后将引下线焊在底板
上，清除药皮刷防锈漆及银粉。
4、成品保护：
（1）拆除脚手架时，注意不要碰坏避雷针。（2）注意保护封建装修。防雷接地装置技术交底卡
防雷接地装置技术交底卡 1．
施工准备：
1.1 认真学习图纸设计要求和图纸会审资料。
1.2 学习国家有关防雷接地专业的规程规范《建筑物防雷设计规范GB50057-94》并做好施工技术交底工作。
1.3 准备施工用的工程材料（镀锌的园钢、扁钢、角钢支持卡子和各种螺栓附件）和施工工具（包括检测仪器）。
2．施工要求 2.1 施工内容：
2.1.1 防雷接地装置由接闪器、引下线、接地装置组成。
2.1.2 避雷针（带、网）及引下线和接地装置应采取自下而上的施工程序。
2.1.3 密切配合土建施工，做好预留孔洞，预留防雷接地铁件和防雷接地钢筋的焊接。2.1.4 建筑物内的设备、管道构架等主要金属物和防侧击雷的门窗、栏杆以及屋面 的金属物体必须接地焊接。2.2 施工工艺：
2.2.1 防雷接地体应采取焊接方法：①使用金属管作接地体时应在其串接部位焊接角形金属跨接线；②钢筋与钢筋交叉要用一条短园钢进行跨接焊接，焊接长度不小于园钢直径的6倍，园钢同扁钢的焊接必须进行三面焊接；③焊接处焊缝应饱满，要有足够的机械强度，不得有灰渣，咬肉裂纹虚焊气孔等缺陷，焊接处的药皮应敲 净。
2.2.2 接地体采取搭焊接时。其搭接长度必须符合以下要求：①扁钢为其宽的2倍以上；（三个棱边焊接）②园钢为其直径的6倍以上；（双面焊接）③园钢和扁钢连接，其长度为园钢直径的6倍。（三面焊接）2.2.3 人工接地体应采用园钢、扁钢、角钢、钢管等金属材料，必须符合以下要求：①园钢直径不小于10mm；②扁钢截面不小于100平方毫米，厚度不小于4毫米；③角钢厚度不小于4毫米；④钢管壁厚不小于3.5毫米。
2.2.4 利用建筑物钢筋做防雷引下线时：①上部与接闪器焊接,下部与基础防雷地线焊接,不能绑接；②下部在室外地坪下0.8～1m处焊一根直径12mm或-40×4镀锌导体伸向室外墙边的距离不小于1m,以备室外人工接地体使用(按图纸设计确定)。③下部在室外地坪上不低于0.3m处焊接一接地体连接板，供防雷接地电阻测量和以备室外防跨步电压工程用（按图纸设计确定）。④接地电阻值应小于设计要求，当利用柱基作接地体不能满足要求时应埋没人工接地体。⑤建筑物钢筋柱内，钢筋直径16mm以上的可用二根作为一组引下线，钢筋直径10mm以上的应用四根为一组作引下线。具体做法按设计要求。⑥防雷专用的引下线暗敷时，引下线扁钢截面不得小于25×4mm园钢直径不得小于12mm，引下线必须在距地面1.5～1.8m处做断接卡子（一
条引下线除外）断接线卡子所用镀锌螺栓的直径不得小于10mm，并需加镀锌弹簧垫圈，并安装一个有标识的接地电阻检测盒。⑦施工操作时应按图纸设计要求截出柱、桩、位置和柱、桩内所用钢筋的位置用油漆作好标志，按照施工进度层都要在相同的钢筋上作好油漆标志，以免错接。
2.2.5 建筑物内的电气设备和建筑物天面的设备管道，突出构架以及需防铡击雷的门窗必须做好接地，需防雷的金属门窗应有两处与接地线相连，天面的金属管道应有两处接地。
2.2.6 天面明装避雷网（带）和支撑不能焊接，必须按广州市建设工程质量通病治理措施的规定彩专用支持件。
2.2.7 除混凝土中的铁件外，其它接地用的材料和配件都宜用镀锌件。2.2.8 屋面避雷针固定一定要焊接牢靠，针尖应搪锡或镀锌。2.2.9 进出建筑物的金属管道和电源穿线钢管均应与接地装置相联。
2.2.10接地干线的接线柱应该明敷在外，与绝缘导线PE线应紧密联接，联接处应有明显的接地标记。2.2.11电气设备上的接地线应采用专用的接地线，并用镀锌螺栓将接地线牢固地接在电气设备的金属体上。
2.3 防雷测试：防雷接地电阻的测试，应采用有效的接地电阻测量仪器（接地电阻摇表）进行测试，测试后应及时填写《建筑物和构筑物防雷接地电阻检测记录》
并请建设单位派代表和监理公司代表进行检查和签证，同时通知广州市防雷监测部门来工地进行防雷接地电阻检查测试和确认。3．安全规定
3.1 参加安装人员必须遵守安全操作规程,穿戴好劳保用品,交叉作业时注意戴好安全帽，作好安全防护。3.2 所有机具均完好，不得带病运行。接地及保护必须良好。3.3 电焊工施工时要注意与其它工种配合，防止弧光灼伤眼睛。3.4 严禁上下抛掷物件和工具，工具应随手放入袋内。
变电站的防雷与接地 第6篇
【关键词】变电站；二次系统；防雷；接地保护
近年来，随着科学技术的发展和避雷技术和避雷材料的推广，在一定程度上保障的电力系统的安全稳定运行，特别是在保护变电站一次雷电过电压获得可喜的成绩。但随着电力系统自动化技术发展，二次系统以微电子为主的元件，运行电压只有几伏，信号电流也是微安级的电子设备就难以承受高能的雷电暂态冲击，如何能使得二次系统设备在恶劣的雷电环境安全运行是电力工业亟待解决的问题。而合理有效的接地措施是目前最有效的保护二次设备免受雷电暂态过电压冲击的主要手段之一，但不同的变电站面临着的运行环境不同，二次设备防雷接地方式的处理是也各有千秋，这需要研究雷电入侵变电站二次设备的途径、干扰以及各种影响产生的原因，从而有针对性采取防止雷电侵入的保护方式，改善接地网防雷性能。
1.变电站二次系统接地要求与类型
转移由于雷击或者线路故障引起的暂态电压，实现在暂态极限范围之内允许这些暂态过电压在电路元件上，通过整个系统与电路、装置之前提供低阻抗公共参考点以使得变电站二次设备受到的干扰最小，实现降干扰至最低水平的目的。另外，由于接地时间过长在高频信号时容易引起高阻抗，从而产生很高的反击电位，从而对二次设备造成影响。因此，在系统内接地时间不宜过长。从功能上划分，电力系统交流电气装置可以分为工作接地、防雷接地和保护接地三种接地类型。
大多数二次侧系统是采用接地系统，依靠保护接地作用减少电磁干扰，实现防雷的目的。由于二次系统设备所处室内，大大降低了受雷直击的可能性。但二次系统必须与一次系统连接方可保证变电站的安全稳定运行，这样保护接地和工作接地都会受到一次系统防雷接地的干扰，形成回路，与此同时二次电缆也作为一二次系统的连接通道。因此，二次系统接地安全检验工作以及计算其二次反击电压，准确诊断接地情况成为了工作的重中之重。
2.变电站二次系统接地分析
从配电变压器将一次电压降到二次可用电源起，到各种机箱、机柜、设备内部电路接地，整个二次系统可以按段将接地模式分成单点接地、多点接地、浮点接地和混合接地四种。在低频电路中，由于元件与分布线之间杂散电感比较小，这容易造成相互影响，可以采用将系统所有的接地线共同连在一个公共接地点上的单点接地方式。这种方式有串联单点接地和并联单点接地之分，串联单点接地方式有优点在于避免低频时的接地回路问题，缺点是各们子系统回路存在着一部分重叠情况，容易造成相互干扰。由于这种方式比较简单，在实践中还是应用最为广泛；并联单点接地形式优点在于防止电路单元与设备之间直接传导耦合问题，但其布线笨重、繁杂，而且多根地线之间、地线与电路之间的电感和电容会随着频率的增强而加强耦合的缺点制约其不能广泛的应用。比较典型的例子是应用于弱点信号系统接地和机械接地构成的二次单点并联接地系统。多点接地指系统中各个接地点都用最短的接地引线接到它们附近的地面上。在高频时，单点接地会会使得诸多杂散电容存在于设备外壳与大地之间，相对于多点接地。其优点在于电路构成简单，减少高频驻波现象出现，得到最低的地阻抗，缺点是增加设备内容的接地回路。浮点接地一般是针对信号控制电路，悬浮地的设备容易产生静电积累，在雷电环境下还可能发生设备机箱部件电击穿，甚至影响操作人员人身安全，不易用于变电站的二次系统。混合接地是是串联并联、单点多点等接地方式组合应用的一种接地方式。在复杂的工业系统中很难只采用单一的信号接地方式时，应用混合接地方式，可以克服单点接地、多点接地、浮点接地的缺点，发挥其优点功能。如在低频电路部分多采用串并联混合低频信号接地，高频电路部分即采用多点接地。
3.变电站二次系统防雷保护措施
3.1信号防雷
变电站通信接口过电压保护各类繁多，设计比较复杂，变电站最常用的电话线接口过电压保护设计、网络通信线的过电压保护器以及RS-232接口过电压保护设计三种。电话通信设备有MODEM和DDU两种，MODEM通信传输速率达到4800～28800b/ps，在电话线上传输带宽设计为不可变。将网络通信线的过电压保护器安装在通信线路两端、户外网络的进线端或计算机通信接口的前端，遇到双绞线通信时根据信号工作电平和传输速率来选择，遇到同轴电缆通信时，还要将通信线路特性阻抗也考虑进去，以匹配保护器的特性阻抗。RS-232 串行通信只同步与异步之分，只是在通信线数量多少进行区分，防雷功能都一样。
3.2电源防雷
电源防雷是变电站防雷的重点工作之一，在实践中通常通过三级防雷保护措施将侵入设备的过电压控制在一定的范围内，保证设备正常工作，避免人身傷害。第一级防雷保护是在设备所在楼层的总配电箱的电源安装上三相四线制防雷器和箱式电源避雷器，选用40KA标称放电电流，可以吸引90%左右的雷电能量，防直击雷。为了预防操作过电压和感应雷击，还需要将防雷器分别接到总电源交流配电屏输入端的三根相线及零线与地线之间，三根相线串联在小型断路器上。第二级防雷保护是将电源防雷器安装在配电箱输入端的三根相线和零线与地线之间，将小型断路器串联接到直流电源输出端三根相线前端，选用20kA标称放电电流。第三级防雷保护是将模块式电源避雷器配置到机房的一些重要设备的输入端，选用5kA的标称放电电流，保证电源和部分通信接口不受感应雷击和操作过电压影响。
3.3电流互感器二次回路接地
电流互感器二次回路接地方式有中性点接地和B相接地两种方式。规程中规定，大接地短路电流系统的电压互感器主二次绕组一般采取中性点直接接地，而小接地电流系统即采用B相接地方式。中性点直接接地方式具有接线功能齐全，接线比较简单，适用于两种系统。在线电压同期的情况下，B相接地也可以简化同期回路接地线，节省投资，但不能接绝缘监视仪表，也不能测量相电压。在变电站通常采用B线接地的星形接线，在二次侧中性点击穿保险接地，使得接地功能比较齐全。
3.4屏蔽电缆可靠接地
屏蔽电缆可靠接地通常有单端接地和双端接地两种。单端接地的电缆一端悬空，当雷击引起大电流进入地网时，接地网的高阻抗特性让入地电流迅速衰减，从而使感应电压不会太大，达到保护变电站的目的。双端接地是在改善地网的基础上，为限制发薪电缆两接线地端电位差，防止屏蔽电缆两接地端因电位差造成的干扰而采用严格的等电位连接方式。与单端接地方式相比，双端接地方式具有良好的抗电磁干扰性能。为二次电缆少受变电站内空间电磁场干扰，除了综合考虑两种连接方式外，还应当采取改善变电站内的接地网，降低接地网和设备接地引下线的接地电阻；充分利用电缆沟的屏蔽作用；将低电平的信号电缆与高电平电缆分开；二次电缆屏蔽层的接地点应尽量远离避雷器、避雷针的接地点；二次电缆应尽可能远离母线，并尽量减少与母线的并行长度；二次电缆在变电站内的走向应尽可能呈辐射状等可行措施。■
【参考文献】
变电站的防雷与接地 第7篇
1 变电站雷击事件
近年来, 随着变电站及电网系统建设规模的不断扩大, 国内变电站数量不断增多, 实践中会看到一些变电站遭雷击事件。比如, 2011年8月18日5时30分, 110k V四川某变电站35k V线路因受雷击线路造成保护装置动作跳闸, 同时跳闸的还有502、530开关, #547间隔内出现烧损现象。检查#547开关柜后发现, 断路器烧毁严重, 三相断路器支柱绝缘子、绝缘拉杆均被烧黑, 灭弧室上端接线处已被弧光烧融。一次雷电袭击事故中, 35k V的变电站避雷针遭直击, 该变电站中的全部变配电站综合自动化, 保护微机保护设备装置电源板等, 全部被雷电击坏;此时, 整个变电站系统处于无保护状态。
事后调查发现, 该变电站内的探照灯除少量安了附近的建筑结构上, 其余多数均安在了设有避雷针的铁塔结构之上。避雷针铁塔上安装的户外照明探照灯电源, 很容易导致户内交流电源屏。当避雷针遭雷电直击时, 强大的雷电流会通过探照灯电源以及电缆, 进而形成较强的电磁感应过电压;这些电磁感应产生的电压经过探照灯电源电缆等, 直接进入到户内的交流电源屏, 同时变电站综合自动化装置电源随之引入到交流电源屏, 进而导致变电站综合自动化装置电源置电源板完全受损。该起事故, 造成了巨大的经济损失, 同时也影响用户的生产生活。诸如此类的雷电事屡见不鲜, 同时也为我们敲响了警钟, 要求在变电站防雷接地设计上多下功夫。
2 变电站雷击原因分析
基于以上分析, 笔者认为各类型的防雷装置均需可靠的接地措施才能充分发挥自身的作用和价值, 因此接地设备自身的不可靠性, 可能成为雷击事故产生的最主要原因之一。同时, 影响变电站接地网、装置的因素也表现出多样化的特点, 具体可从以下几个方面认知。
首先, 变电站防雷接地设计方面, 严重忽视了变电站地网电位的均衡性考虑。在变电站接地系统设计过程中, 重点需要考虑的是如何才能有效的将接地电阻降下来, 最大限度的减轻或避免接地电压、以及跨步电压等对人身造成的伤害。从实践来看, 由于变电站地网电流密度存在着分布不均、变电站所在地点电阻率不等以及设备地线过长等问题, 因此在地网中还存在着一些局部电位差问题。通过均衡实验发现, 变电站接地故障位置的电位通常比地网边缘电位要高一些。近年来, 随着电网系统的容量不断增大, 变电站故障电流也随之增大, 这将导致故障位置、主地网电位差增高, 严重时可能会达到数千伏。该种现象的存在, 可能会对直流系统、二次回路等产生非常严重的危害。
其次, 变电站接地装置施工建设过程中, 可能会出现机械性的损伤问题, 或者因电气设备出现断开现象而导致设备难以正常运行, 加之防腐措施不到位, 或者因没有采取及时有效的防腐措施而导致主网受到严重的腐蚀, 最终导致其分割和断裂。同时, 变电站施工过程中, 可能存在着施工质量不合格问题, 比如接地装置敷设过程中的回填、埋设作业不到位, 垂直接地体间距太小以及搭接面积明显不足等问题, 都可能导致变电站遭遇雷击事故。
最后, 变电站防雷接地体连接存在着问题, 实行串接、或者经设备进行过渡连接, 或者存在着的故障电流难以正常通过等问题。对于独立的避雷针而言, 由于设计集中接地设备、主网以及独立避雷针网之间的安全距离明显不足, 而可能会导致雷击事故。此外, 中性点位置的引下线出现了不可靠接地问题, 比如很多的110k V变电站中性点位置接地引下线均接在了一个点上, 或者彼此距离太近。此时, 如果连接线位置发生了雷击故障问题, 则变电站设备将会出现失地运行现象。
3 变电站防雷接地设计原则和接地方法
基于以上对当前变电站防雷接地设计中存在着的主要问题及其成因分析, 笔者认为实践中若想有效避免或减少雷击事件对变电站及电网系统产生的影响, 应当坚持合理的接地设计原则和正确的接地方式和方法。
3.1 变电站风雷接地设计原则
变电站风雷接地设计过程中, 应当尽可能的考虑到防止转移电位引发的危害问题, 应当及时采取有效的隔离防范措施;同时, 还要充分考虑短路现象发生时的非周期性影响等问题。接地网电位出现明显升高时, 要确保避雷器不能产生动作, 而是应当采取有效的均压措施和方法, 对接触电位差、以及跨步电位差要求进行计算, 待施工完成后应当对其进行准确的测量、并在此基础上绘制出准确的电位分布曲线图。变电站防雷接地网设计过程中, 应当尽可能的采用建筑地基钢筋、金属接地物进行统一连接地操作, 并将其作为接地网。同时, 应当尽可能的以自然接地物作为基础, 并且辅以人工接地体对其进行补充, 以弥补其不足之处, 而且要确保外形的闭合、或者呈环形状。在此过程中, 还要采用有效的统一接地网模式, 采用一点接地模式进行接地设计。
3.2 变电站防雷接地方法
对于变电站而言, 除设计独立的避雷针以外, 整个变电站及电网系统的接地, 比如工作、保护以及避雷器等接地, 实际上共用主接地网。实践中, 如果变电站极限入地电流非常大, 则接地电阻很难满足计算值, 此时接地设备在跨步电势、以及接触电势等不超过允许范围要求时, 变电站的实际接地电阻应当严格按照设计要求布设。接地网接地电阻满足要求以后, 在变电站道路、地面位置进行高阻处理, 敷设适当的沥青底、或者碎石垫层, 对混凝土地面进行硬化操作, 可有效满足接触电势、以及跨步电压防雷之要求。
据调查显示, 当前国内变电站接地网采用的多是常规性的水平、垂直接地有机结合的复合型地网, 而且接地网设在变电站之中。当变电站所在区域的土壤电阻率偏高时, 采用常规性的水平与垂直接地有机结合的方式, 接地电阻有可能会难以满足实际要求, 此时应充分考虑如果采用电解接地极以及填埋降阻剂等方式来实现降阻之目的。比如, 采用降阻剂降租过程中, 于水平接地网上有效的填埋适量的降阻剂, 并在站内加打适量的10~30m左右的深井接地极, 在其内部填上适量的降阻剂;在此过程中, 深井的数量应当视实际情况具体确定, 其主要优点在于接地网施工完成后, 应用性能会非常的安全可靠。实践中, 变电站所处位置的土壤电阻率非常高时, 如果利用钢材布设复合地网的实际接地电阻仍不达标, 则建议采用铜导体进行接地施工, 虽然造价会高一些, 但是在防雷害方面比较安全可靠。实践中可以看到, 为有效防范变电站遭受雷电的袭击, 目前常用的两种方法是等电位连接和联合接地。对于等电位联结而言, 其主要是指将变电站中的全部非带电金属导电物体连接在一起, 将其有效的引向接地体;对于联合接地而言, 即变配电站统一采用了接地体, 接地电阻值根据不同接地系统最小要求设计, 以此来有效减少雷电的袭击和伤害。当变电站采用统一接地体以后, 防雷接地不再单独的对接地体进行设计, 表面来看好像非常的不安全, 实际上是有科学根据的。比如, 某次雷电发生时所产生的电流幅值是50k A, 此时采用的是联合接地, 则阻值为4Ω, 而且对地电压应当在200k V作用。等电位联结后, 变电站中的非带电金属导电物体对地电位同时升高200k V, 各电源中性点会同时接在一个接地体之上, 此时对地电位统一升高200k V。由此可见, 彼此之间仍或保持原电位差不变, 因没有新电位差产生, 所以也不会有静电感应过电压、电磁感应过电压产生。
结语
变电站作为整个电网系统的枢纽, 一旦遭到雷击, 则后果不堪设想。因此, 实践中应当加强思想重视和防雷接地设计创新, 只有这样才能确保变电站运行的安全可靠性。
摘要：作为现代电力系统的主要组成部分, 变电站是多条线路、电力系统的中间环节和枢纽, 一旦变电站遭到雷击, 则可能会导致大面积的严重停电现象, 甚至会对整个电网形产生致命性的危害。对于变电站接地系统而言, 其设计的合理与否关系着人们的生命和财产安全, 尤其是近年来国内电力系统发展规模在不断的扩大, 变电站防雷接地系统设计变得更为复杂。本文将以某变电站雷击事件为例, 对变电站防雷接地设计方法、原则等进行分析, 以供参考。
关键词：变电站,雷击事故,防雷接地设计,研究
参考文献
[1]李卫红.变电站防雷接地工程质量控制[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (36) .
[2]董磊, 丁诺.变电站雷电防护与雷击事故分析[J].中小企业管理与科技, 2012 (10) .
变电站的防雷与接地 第8篇
1 110 k V变电站防雷设计要点
1.1 合理选择避雷器
在发生雷电灾害后, 会对110 k V变电站产生不同程度的损坏, 为避免变电站电气设备受损, 需要选择并安装合适的防雷设备, 如防雷、避雷器, 削弱雷电对设备的影响, 提高设备运行的安全性。而对于避雷器的选择, 需要以110 k V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。一般情况下, 不大于10 k V的配电系统可以选择用普通阀型FS;3~220 k V范围内的发电厂与110 k V变电站, 配电装置则应选择普通阀型Fz;不大于220 k V的配电系统则应更具其限制电压, 选择用FCZ型。另外, 对于110 k V变电站所选择的避雷设备, 在安装时, 要求其额定电压要与系统设定的额定电压相同。
1.2 选择安装避雷针
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。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。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。即当被保护设备高度大于或等于避雷针实际高度的2倍时, 则 (避雷针高度-被保护设备高度) ×高度影响系数=避雷针保护范围。其中, 如果避雷针高度小于等于30 m, 则高度影响系数为1;如果被保护设备实际高度小于避雷针高度的1/2, 则保护范围为避雷针高度的1.5倍与被保护设备实际高度2倍的差。其中, 如果避雷针高度大于30 m, 则高度影响系数为5.5.
2 110 k V变电站接地设计要点
2.1 接地网材料
在对110 k V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。如果选择用铁质材料接地网, 在长期使用的过程中会随着腐蚀程度的严重导致电阻增加;如果选择铜质材料接地网, 其受外界环境影响较小, 因腐蚀问题造成电阻的增加也比较缓慢, 接地网性能更为稳定。但是铜质材料成本价格高, 并不适合全面应用。针对此类问题, 可以设置人工接地体来降低接地电阻。例如离子型接地体, 初期阶段离子渗透会造成电阻降低, 而随着使用时间的延长, 接地电阻逐渐趋于稳定。技术原理即通过化学药剂产生大量离子向周围土壤渗透, 使得周围土壤电阻率改变, 但是要重点做好防腐处理。另外, 也可以选择应用石墨接地体, 在长期使用过程中接地电阻可以维持在一个稳定性的状态, 且具有较高的性能稳定性。
2.2 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。110 k V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110 k V变电站, 可以选择用绝缘台进行电气设备维护。对于人工接地部分, 要保证电气设备所处位置附近区域电压可以均匀分配, 且大接地短路电流电气设备要安装环形接地体与均压带。
2.3 接地网布置
在布置接地网前, 需要对110 k V变电站所处区域土壤的电阻率进行检测, 然后根据实际情况来设计布置方案。当土壤电阻率ρ<400Ω·m时, 电位分布衰减速度缓慢, 应选择用水平接地为主的带棒接地装置, 且接地网水平接地体采用扁钢水平连接方式形成网孔形。其中, 两水平接地带间距要保持在3~10 m的范围内, 并将两部分全部埋入地下0.8 m位置。另外, 要保证接地网面积的合理性, 一般应与变电站面积保持一致, 接地网外沿闭合处理, 并将各角处理成圆弧状, 且圆弧半径大小要保持在均压带半径1/2以下。
3 110 k V变电站防雷措施
对于电压在110 k V或者以上的变电站, 均需要对佩配电装置安装避雷针, 1/2可安装在设备架构上, 并对避雷针保护线路与配电装置门架结构进行连接, 达到防雷目的。对于避雷针支柱附近区域, 还应安装辅助集中接地装置, 且将接地电阻控制在10Ω以内。将避雷针与配电装置接地网进行有效连接, 且沿接地线距离要控制在15 m以内, 确保防雷效率。对于部分110 k V变电站日常作业需要应用到照明灯塔, 这样也需要对灯塔进行防雷接地处理, 安装避雷针, 避免其受到雷暴直接攻击, 提高其应用的安全性。另外, 还要重点做好直击雷预防措施的分析, 提高防雷接地系统设计的合理性, 尤其要做好主控楼与屋内配电装置的防雷处理, 将屋顶金属结构全部接地。对于钢筋混凝土结构形式的屋顶, 可以将其与钢筋焊接后作为接地网, 将雷电流传导入地下, 避免对电气设备造成损坏。对于非导体结构的屋顶, 可以设置避雷带, 达到防雷保护目的。
4 结束语
对110 k V变电站进行防雷接地设计, 应明确110 k V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。在设计过程中, 要针对不同情况选择相应的处理措施, 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。
参考文献
[1]阙照, 任晓霞.110 k V变电站防雷接地设计[J].电气制造, 2013 (05) :40-41, 50.
[2]邢建浩, 任启金, 孟庆江, 张志强.110k V变电站的防雷接地设计探讨[J].科技创新与应用, 2015 (35) :209.
变电站综合防雷接地系统研究 第9篇
关键词：变电站,防雷保护措施,接地系统
老式变电站由于受当时历史技术条件的约束, 其防雷接地系统在设备配置、动作灵敏度度等方面都不能满足当代综合自动化运行的需求, 同时随着变电站服役时间的加长, 普遍存在电气设备绝缘水平下降、工况特性变弱、不同时间选购投运的设备间存在明显不匹配等多种不利现象, 造成变电站的防雷水平下降, 当出现雷击变电站时, 不能很好的对电气设备进行保护, 导致电气设备发生干扰损害、甚至由于雷击高电压起火发生严重的火灾事故。电力电子技术的发展, 变电站逐步向“无人及少人”值班方向发展, 因此采取合理的改进措施对变电站防雷系统进行有效改造, 已经成为传统变电站适应现代经济发展的必经道路。
1 雷电对变电设备的危害
变电站是一个集强电和弱电设备为一体的变电系统, 电磁相互交融转换是整个变电系统工作的主要方式。雷击变电站时, 会以直击雷、雷电入侵波、感应雷等多种方式干扰电气设备正常运行。强大的放电效应将会形成巨大的相位差, 破坏强弱电设备的绝缘层, 当雷击高压超过电气设备的耐压水平时, 就会出现设备元件烧毁、绝缘过热老化、发热着火等事故, 同时, 强大的电磁干扰将会导致电气设备出现拒动、误动等工况, 导致整个供配电系统出现瘫痪。
2 防雷保护措施
为了保证变电站内电气设备能够安全可靠的运行, 必须采取合理的防雷保护措施, 提高变电站的综合防雷水平。变电站综合防雷措施是根据雷击事故类型、雷电发生频率、雷电流的强度、被防护设施的重要性等参数来采取对应的防护补偿措施。
2.1 直击雷防护
直击雷防护设计的基本机理是通过外加辅助的雷电拦截物来改变雷电的入侵路径, 利用辅助泄流通道, 将雷电流有效引入大地中。在变配电系统中, 对于容量小而防护等级不高的变电站, 采用独立避雷针就能满足雷电防护的要求;而对于容量大或防护等级高的变电站, 需要通过在开关站内部系统架构上外架设避雷针和避雷线, 组合成综合防雷系统, 才能安全有效的将雷电流引入大地中, 保障电气设备安全有效运行。
2.2 感应雷防护
感应雷由于其入侵道路多, 因此需要采取复杂系统的防雷措施, 防止雷电流通过电源架空线缆、系统通信载波回路等路径进入变电站机房内部, 干扰和破坏电气设备的正常运行。
1) 避雷器。避雷器可以改变雷电波的强度, 将雷电流的幅值有效限制在电气设备的综合耐压水平以下, 保障电气设备安全可靠地运行。在设计过程中, 通常在变电站主接线中加设避雷器作来抑制通过架空线缆进入变电站的感应雷电流, 从而防止雷电进入机房内部干扰变配电设备的正常运行。金属氧化物避雷器是我国变电站通常采用的防护感应雷的一种重要设备, 其优良的防雷特性, 在变配电系统中得到广泛的应用推广。2) 弱电系统电源防护。电源线路是雷电入侵的又一重要路径。高效经济的智能二次继电保护设备代替了传统人工分析操作功能, 促进智能变电站向“无人或少人”值班的运行方式发展。弱电系统通常采用直流电源作为其工作的动力源, 同时直流回路也是感应雷光顾的对象。二次设备由于集成度相当高, 其绝缘耐压水平相当低, 因此需要在设备与电源间外加隔离防雷措施。通常采用外加隔离变压器和在电源两端分别加装SPD电涌保护器作为防止感应雷进入二次设备的综合防雷手段。隔离变压器及SPD电涌保护器可以将雷击浪涌电压有效限制在二次设备元件耐压水平以内, 保证其安全可靠的运行。
3 接地系统
3.1 保护接地
雷电击中变电站内部建筑物和设备时, 为了防止雷电流瞬时高压和电流对电气设备的破坏, 通常采用保护接地系统将雷电流安全可靠的引入大地中。综合保护接地系统是由变电站建筑物、电源线缆、电气设备、等系统相互联系组成的防雷金属网。变电站中控室典型的三级防雷接地综合布线如图1所示:
对于处于盐碱地地区的接地极和接地线容易发生腐蚀现象, 应该采用专用的电解离子接地极, 并在日常检修维护中, 需要加强抽检力度, 严格测量接地断线卡处的接地电阻。
3.2 工作接地
高压变电站通常采用中性点直接节点的运行方式, 保证系统出现短路或单相接地故障时, 电气设备的运行电压水平不超过其额定的耐压水平。在我所工作的变电站中, 对于10KV及以下电压等级的变电站采用中性点不接地的方式, 而对于35KV的变电站采用中性点经消弧线圈接地的运行方式, 变压器中性点可以向变配电设备提供一个可靠的工作零线, 获得有效的工作交流220V用电, 保障电气设备安全可靠运行。
3.3 等电位接地
弱电系统是变电站安全可靠运行的基本保障, 但是弱电系统也是最容易受干扰的部分。弱电系统电源的波动将会给二次设备正常运行带来严峻的考验, 不仅会导致弱电设备不能正常工作, 同时错误的信号会引起电气设备发生误动或拒动操作, 导致系统出现大面积停电事故, 严重影响供电可靠性。加设等电位接地系统, 将所有电气元件及芯片的电源组合形成一个等电位直流供电系统, 可以防止电源波动带来的干扰, 保障弱电系统安全有效的运行, 提高系统的供电可靠性。
4 结语
变电所是供配电系统中能源转换的中心, 由于受建设环境及历史技术条件的影响, 也是雷电最易光顾的对象。为了提高变电站综合防雷水平, 通过科学合理综合防雷接地系统技术改造设计, 加设高效经济的防雷设置, 可以将雷电危害控制或抑制在电气设备允许的耐压水平以内, 保证电气设备安全可靠的运行, 有效提高变电站供配电设备的工况性能。
参考文献
[1]林韶文, 黄群古, 曾益民.多雷区输电线路及变电站防雷保护[J].高电压技术, 2003.
变电站防雷接地工程质量控制 第10篇
关键词：变电站,防雷,接地,质量控制
变电站是电力系统重要组成部分, 是多条线路的交汇点和电力系统的枢纽, 变电站发生雷击事故, 将造成大面积的停电, 会对电网形成较大的危害, 这就要求防雷接地措施必须十分可靠。变电站的雷害主要是雷击变电站和雷击输电线后产生的雷电波侵入变电站造成设备损坏, 很快摧毁电网中的直流、保护、通信等二次设备, 接着引发事故扩大, 进一步造成一次设备损坏和着火, 发电厂、变电站全停, 有的甚至发展成严重的系统事故。变电站的防雷装置可以有效防止雷害, 但是仍不能完全防止事故的发生。通过对变电站防雷接地装置方面造成事故发生的原因进行分析, 接地网和接地装置的不可靠是产生雷击事故的最主要原因, 因此, 对其有必要进行重点监控测试, 同时, 对防雷接地工程质量要进行有效控制以保证变电站可靠运行。
目前, 变电站的防雷接地可以概括为两大方面, 一是防止雷电波的进入, 二是利用保护装置将雷电波引入接地网。变电站的防雷接地从设计上应满足可靠运行的要求, 施工及检测应严格依照设计图纸和验收规程进行。
一、防雷接地的方法
(1) 通过采用避雷针和避雷线。这两种装置改变雷电波的入地路径, 从而起到防雷保护的作用。
(2) 通过采用避雷器。主要作用是将雷击输电线后产生入侵变电所的雷电波降低到变电所绝缘强度容许范围之内。
(3) 通过采用接地网和接地装置 (导电接地体和接地线的总称) 。
(4) 其他装置。当雷电波被引入接地网时, 在故障发生时接地网存在较大的电位差, 可能导致保护和自动化设备的各种信号、测试控制等线缆在雷击或负荷投切时引进浪涌电压和电流, 为保护二次设备, 也会加装过压保护器 (浪涌保护) 或者是防雷端子。
二、变电站雷击事故产生的原因
以上各类防雷设备均需要可靠接地才能发挥其作用, 所以接地装置的不可靠是产生雷击事故的最主要原因。而影响接地网和接地装置的因素又有以下几个主要的方面。
(1) 设计上忽视了地网的电位均衡问题。在接地系统设计 (包括设计规程) 中, 主要是考虑如何降低接地电阻, 减少接地电压和跨步电压对人身的伤害;而实际上, 由于地网内的电流密度分布不同、土壤电阻率不等、设备引下地线过长等原因, 在地网内存在着局部电位差。有关的均衡实验表明, 接地故障点的电位比地网边缘的电位要高。随着系统容量增大, 故障电流相应增大, 故障点与主地网的电位差将因此而增高, 甚至可达数千伏, 这对于二次回路、直流系统产生危害。
(2) 接地装置在施工中产生机械损伤与电气设备断开造成设备失地运行, 或是防腐措施处理不正确, 没有采取必要的防腐措施使主网由于腐蚀而分割断裂。
(3) 施工质量的不符合要求, 如接地装置敷设时回填环境、埋设深度不够, 垂直接地体间距过小, 搭接面积不够, 焊接质量不合格, 没按设计规定进行规范施工, 或地网材料选用了不合格的产品使接地线及导体的截面不能满足动、热稳定校验的要求。
(4) 接地体连接不正确, 实行串接或通过设备过渡连接, 故障电流不能可靠通过。
(5) 独立避雷针没有设独立的集中接地装置、主网与独立避雷针网的安全距离不够。
(6) 中性点引下线无可靠接地。如较多的110k V变电站中性点接地引下线存在一点接地, 或不可靠接地 (未直接接在变压器引出接地块上而是接在变压器设备基础的预埋件上) 。变压器中性点不可靠接地, 连接线处一旦发生问题, 设备将失地运行。
三、提出对策
针对变电站接地产生事故和造成接地装置整体质量问题的原因, 从工程设计、施工和检测实验等方面提出以下对策, 尽可能地避免雷击事故的发生。
(1) 对变电站接地网进行优化设计, 改善接地网等间距布置存在地电位分布不均匀的问题, 实现设计所期望的接地网上的等电位分布, 减小浪涌电压对二次设备安全运行的威胁。
(2) 做好图纸会审工作, 尤其处理好电气、土建防雷接地的重要工序接口工作。按规范要求进行防雷接地工程施工质量验收, 加强对防雷接地关键部位和工序的质量控制。
(3) 在接地网测试中, 不应简单的只是进行数据的测量, 在测试的过程中, 应选取适当的点进行开挖检查工作, 用来检查接地装置和接地网和各种状态。比如受腐蚀情况, 使用材料的质量, 焊接情况, 回填环境、填埋深度等, 配合原始施工图还可以检查连接体 (线) 是否连接正确。
(4) 严格按照《电力设备预防性试验规程》DL/T596-1996和国家电网公司《反事故斗争二十五条重点措施 (修订版) 》的规定, 结合原始图纸定期进行地网开挖试验。根据开挖的实际测量情况, 还可以简单地对接地网的相近引下线回路电阻、人工接地极工频接地电阻、局部地带的接触电位差、跨步电位差、接地线截面的热稳定校验等各类参数进行计算核对。
(5) 严格将变压器中性点铁芯、铁轭两根与主接地网不同地点的接地引下线连接, 且每根引下线均符合热稳定的要求, 定期检查测试。严格按照过电压保护技术要求进行改造。独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径的长度大于5m。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置构架的接地导体埋在地中部分在土壤中的距离大于3m。
(6) 由于接地装置事故持续时间过长, 不能快速切除也是造成接地装置扩大事故的原因之一, 所以在进行接地电阻试验的同时, 可以安排继保人员对保护装置进行同步检查。
参考文献
[1].余虹云.500kV变电站过电压及安全技术[M].北京:中国电力出版社, 2007.
变电站接地问题的分析与研究 第11篇
关键词:土壤电阻率 接地网 接地电阻 地电位
中图分类号:TM1文献标识码:A文章编号:1007-3973(2010)06-085-02
1引言
郑州供电公司220KV庆丰变电站是郑州西部的枢纽变电站,承担着太祥电厂发电输出和郑州电网优化的重要责任。接地网是变电站建设中非常重要的基础设施之一,近些年的一些事故报告指出,国内外变电站雷击事故的形成,多数与接地网的不合格有关,因此接地网接地电阻的测量与校验是变电站安全运行的必要条件。本文结合庆丰变电站接地电阻和地电位的实际测量值与软件分析结果的比较,一方面分析了接地网的达标性,另一方面指出了“接地网性能分析”软件的有效性。
2庆丰变电站土壤电阻率的测量与软件计算
庆丰站土壤电阻率的工程测量,使用的是LEM公司生产的UNILAP GEO X地阻仪,应用等距温纳四极法,极间距的选取分散于1~100m之间,具体的测试结果如表1。
采用中国电力科学研究院开发的“土壤电磁模型分析”软件,计算分析得到四层土壤模型,四层模型的厚度和电阻率参数见表2。
综合分析表1和表2,构建同一极间距/视电阻率坐标系下的测量值,可得图1。
从图1可以看出,表2中的土壤结构计算得到的土壤视电阻率与测量值非常吻合,其均方差只有5.12%,这样的精度在工程允许的范围内。实验分析证明了“土壤电磁模型分析”软件的有效性。因而使用表2中的土壤结构计算分析该变电站的接地网是可行的。
3接地网的接地阻抗的测试与计算
接地网结构如图2所示。该接地网由三部分组成:主接地网、辅接地小网和一根长30m的水平悬浮接地极,各部分的具体位置及尺寸见图2。接地网的其它一些相关参数为:各接地体为55€?mm的扁钢,其电阻率为1.7€?0-7 m,相对磁导率为636;接地体埋深0.6m;主接地网和辅接地小网的接地体均为均匀网格布置。在图2中的A、B、C、D四点各接55€?mm的扁钢至地面作为上引线。
试验接地网周围有建筑物,以大楼为例如图3所示。将大楼地基按水平接地网模拟,假设大楼接地网埋深1.5米、接地体半径0.02米。图3中的大楼一与接地网最近的距离为12.5m。
接地网接地阻抗的测量采用三极法测量。为了减小背景干扰,提高信噪比,测量时采用了大电流变频法。为了减小远方电流极的电位对测量的影响,远方电流极选在距主接地网1000m处,位于主接地网东北方向;零电位参考点选在主接地网东南方向,距主接地网1000m处。主接地网上的电流入地点在图2所示的B点。
测量使用的变频电源由中国电力科学研究院研制,该变频电源参数如下:最大输出功率20kW,最大输出电流130A,最大输出电压750V,输出频率范围0-5000Hz,电压畸变率小于3%,输出电压、电流和频率连续可调。具体的测量值见表3。
与测量值对应的计算结果由“土壤电磁模型分析”软件计算得到,分为“不考虑周围大楼的计算结果”和“考虑周围大楼的计算结果”两种情况,具体计算值和对比结果见表3。
表3接地阻抗测量和计算结果
从表3可以看出,测量得到的接地阻抗和计算结果吻合的很好。考虑大楼时的计算结果比不考虑大楼时的计算结果要低,这是因为考虑大楼以后相当于土壤的局部导电性能变好的缘故,这说明计算结果与理论分析是相符的,同时也说明了 “接地网性能分析”软件的有效性。从表3还可以看到,接地阻抗随频率的变化不大,这说明在工频情况下,小接地网接地阻抗的感性分量非常小。
4接地网的地电位分布测试与计算
我们再来考虑变电站主接地网的地表电位分布,即图3所示的1、2、3各线上各点对零参考点的地表电位差。测量仪器与测量接地网接地阻抗的仪器相同,频率为30Hz时的测量与计算结果分别如图4、5、6所示。
从图4看到,在1线整个范围内,在考虑和不考虑大楼存在的情况下,地表电位的计算和测量结果非常相近。这进一步验证了“接地网性能分析”软件的有效性。另外也说明,1线离大楼较远,大楼对1线地表电位的影响可以忽略。工程测试表明悬浮极可以降低局部地表电位,在本试验中,1线横跨了悬浮极,但无论是从测量还是计算结果来看,悬浮极上方的地表电位都未出现特殊情况,这说明试验中所埋设的悬浮极太短,对降低局部地表电位的作用微乎其微。
从图5看到,在2线上离大楼较远的区域,如接地网附近和大楼一以南较远的地方,大楼对地表电位影响较小,除个别点外,地表电位的计算与测量值相差很小。在大楼附近,地表电位的计算值与测量值之间的误差大一些,但考虑大楼后的计算值更接近测量值。在图5的右方,测量得到的地表电位有一个明显的下凹区,可能是该区域下方存在金属管道,而计算模型中未考虑。
图6说明了与图5相同的问题,在离大楼较远的地方,计算和测量结果吻合较好;考虑大楼后的计算值更接近测量值。图中最右边的测量和计算结果比较表明,在紧靠大楼的地方,若不考虑大楼的存在,地表电位的计算值将会比实测值大好几倍。
由上可见,地下金属构体可以明显地影响其附近的地电位分布。这在城区电磁影响的分析中具有重要的理论意义;在电力建设的电磁影响防护中,挖掘这一有利潜力,对减少经济投入具有非常重要的经济价值。
与实测结果一样,计算结果也反映出了地表电位分布的某些特征。即,在接地网内部,接地体上方地表电位较高,在接地体之间地表电位较低,地表电位分布呈凸凹特征;在图5中的-10到-14m范围,有一略为平坦的小区域,这是由于2线穿过了辅接地网的缘故。这些特征的反映进一步说明了该软件在工程中的可靠性。
5 结论
(1)采用“土壤电磁模型分析”软件计算得到的土壤电阻率与测量结果非常相近,这说明该软件分析土壤模型非常有效,可以考虑引入实际工程中,以增强工程测量结果的可靠性。
(2)采用“接地网性能分析”软件分别计算接地网的接地阻抗和地表电位分布与测量结果误差很小,这也说明了该软件的有效性及引入实际工程的可行性。
(3)具有钢筋混凝土地基的楼房对接地网的接地阻抗和地表电位分布存在不同程度的影响,楼房愈靠近接地网影响愈大,在电磁影响的计算中应考虑这一因素。
参考文献:
[1]DL475-92.接地装置工频特性参数的测量导则[S].中华人民共和国能源部,1993.
[2]符信勇,万年彪.消弧线圈在配电网的应用及其效果[J].江西电力,2004,2.
浅谈变电站接地设计及防雷技术 第12篇
变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大, 接地系统的设计越来越复杂。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中, 为运行需要所设的接地;保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等, 由于绝缘损坏有可能带电, 为防止其危及人身和设备的安全而设的接地;雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外, 还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
1 变电站接地设计的必要性
接地是避雷技术最重要的环节, 不管是直击雷, 感应雷或其它形式的雷, 都将通过接地装置导入大地。因此, 没有合理而良好的接地装置, 就不能有效地防雷。从避雷的角度讲, 把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地, 使其与大地的异种电荷中和。
变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地, 以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大, 在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时, 可能造成地电位异常升高;如果接地网的网格设计不合理, 则可能造成接地系统电位分布不均, 局部电位超过规定的安全值, 这会给出运行人员的安全带来威胁, 还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏, 使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动, 酿成事故, 甚至是扩大事故, 由此带来巨大的经济损失和社会影响。
2 变电站接地设计原则
由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大, 在接地设计中要满足R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω, 而是允许放宽到5Ω, 但这不是说一般情况下, 接地电阻都可以采用5Ω, 接地电阻放宽是有附加条件的, 即:防止转移电位引起的危害, 应采取各种隔离措施;考虑短路电流非周期分量的影响, 当接地网电位升高时, 3~10k V避雷器不应动作或动作后不应损坏, 应采取均压措施, 并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求, 施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。变电站接地网设计时应遵循以下原则:
2.1 尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网;
2.2 尽量以自然接地物为基础, 辅以人工接地体补充, 外形尽可能采用闭合环形;
2.3 应采用统一接地网, 用一点接地的方式接地。
3 变电站接地电阻的构成及降阻措施
3.1 接地引线电阻, 是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻, 其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。
3.2 接地体本身的电阻, 其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。
3.3 接地体表面与土壤的接触电阻, 其阻值怀土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。
3.4从接地体开始向远处 (20米) 扩散电流所经过的路径土壤电阻, 即散流电阻。决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。
3.5垂直接地体的最佳埋置深度是指能使散流电阻尽可能不而又易于达到的埋置深度。决定垂直接地体的最佳深度, 应考虑到三维地网的因素, 所谓三维地网, 是指垂直接地体的埋置深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网。
3.6接地体的通常设计, 是用多根垂直接地体打入地中, 并以水平接地体并联组成接地体组, 由于名单一接地体埋置的间距仅等于单一接地体长度的两倍左右, 此时电流流入名单一接地体时, 将受到相互的限制而妨碍电流的流散, 即等于增加名单一接地体的电阻, 这种影响电流流散的现象, 称为屏蔽作用。
3.7 化学降阻剂的应用, 化学降阻剂机理是, 在液态下从接地体向外侧土壤渗出, 若干分钟固化后起着散流电极的作用。
4 变电站接地电阻的测量
接地网电阻值的大小, 是判定接地网是否合格的重要部分, 而对接地网电阻的测量采用的方法及设备也直接影响测量的结果, 测量接地网电阻时, 其接地棒和辐助接地体有两种布置法。
对大型地网的电阻测量, 应采用电流电压测量法, 其接地棒, 辅助接地体的布置应采用三角形由置法, 并使辐助接地体的接地电阻不应大于10Ω。通过接地装置的电流应大于30A, 电源电压应为65~220V交流工频电压, 电压较低时测量较为安全, 电压表应采用高内阻的表计, 以减少该云支路的分流作用。这种测量方法的优点是, 接地电阻不受测量范围的限制, 特别适用于110KV以上系统的接地网的接地电阻测量, 也适用于自动化系统接地电阻的测量, 其测量的结果准确可靠。
5 变电站防雷措施分类
防雷措施总体概括为两种: (1) 避免雷电波的进入; (2) 利用保护装置将雷电波引入接地网。
5.1 避雷针或避雷线
雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电站大多采用独立避雷针, 大变电站大多在变电站架构上采用避雷针或避雷线, 或两者结合, 对引流线和接地装置都有严格的要求。
5.2 避雷器
避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器 (M O A) 。
5.3 浪涌抑制器
采用过压保护, 防雷端子等提高电气设备自身的防护能力, 防止电气设备、电子元件被击坏。当发生雷击事故时, 如电源防雷模块遭到损坏, 在后台监控机上就能显示其状态。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器。
5.4 接地线
接地线即接地体的外引线, 连接被保护或屏蔽设施的连线, 可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线, 可采用圆钢或扁钢, 两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。
6 变电站弱电设备防雷措施
6.1 采用多分支接地引下线, 使通过接地引下线的雷电流大大减小。
6.2 改善屏蔽, 如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。
6.3 改进泄流系统的结构, 减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。
6.4 除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外, 在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。
6.5 所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆, 屏蔽层公用一个接地网。
6.6 在控制室及通讯室内敷设等电位, 所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。
7 变电站直击雷的防雷措施
7.1 防止反击:设备的接地点尽量远离避雷针接地引线的入地点, 避雷针接地引下线尽量远离电气设备。
7.2 装设集中接地装置:上述接地应与总线地网连接, 并在连接下加装集中接地装置, 其工频接地电阻碍大于10Ω。
7.3主控室 (楼) 或网络控制楼及屋内配电装置直击雷的保护措施。 (1) 若有金属屋顶或屋顶有金属结构时, 将金属部分接地。 (2) 若屋顶为钢筋混凝土结构, 应将其钢筋焊接成网接地。 (3) 若结构为非导电的屋顶时, 采用避雷保护, 该避雷带的网络为8~10m设引下线接地。
8 结束语
接地网的设计, 要根据区域的地质条件, 采取不同的降阻措施, 以最高性能价格比来设计其接地网, 同时应采用新技术和新材料。接地技术是一门多学科的综合技术, 故在今后的工作中去研究, 在实践中不断探索, 以使其更加趋于完善。根据变电站防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性, 及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途, 采取相应雷电防护措施, 保证变电站设备的安全稳定运行。
摘要：本文介绍了变电站接地设计的必要性和设计原则, 阐述了变电站接地电阻的测量和降阻措施, 提出了变电站电气设备防雷措施。
关键词：变电站,接地设计,接地电阻,防雷措施
参考文献
[1]何金良, 高延庆.电力系统接地技术研究进展[J].电力建设.2004.
