变电站的防雷接地技术（共10篇）
变电站的防雷接地技术 篇1
0 引言
雷电的保护措施包括以下三个部分:直击雷的防护、侧击雷的防护和感应雷的防护。防雷工程的一个方面是接地和引入到地下线路的基本布线工程, 整个防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取决于这一点, 所以, 我们应当认真地研究变电站中电力设备和电子设备的接地效果, 它是保障, 电力设备的安全、操作人员的安全以及设备正常工作运行的必要部分。可以这样说, 只要是和电网相连的仪器和设备都必须接地;只要有电力需要的地方, 就会是接地工程需要配置的地方。
变电站接地技术是用来防止电力设备和电子设备, 遭到雷击而采取的基础性的保护措施, 他的目的是把由雷电产生的巨大的雷击电流引入到大地中, 进而起到保护变电站的作用。同时, 变电站接地技术也是保护我们人身安全的一种十分有效的手段, 如果由于某种原因而引起的相线和设备外壳相接触的时候, 电力设备的外壳将会有非常危险的电压产生, 此时, 故障产生的电流将会流经接地保护装置达到大地, 进而起到保护的作用。
1 变电站的防雷和抗干扰措施
1.1 正确屏蔽雷电电流
对于微机保护的控制装置, 电力系统的通信线路应采用带有屏蔽层的多绞屏蔽电缆, 并且应该尽可能地把强电的导线单独安装, 同时保证电缆的屏蔽层接地自始至终都只有一个点。这是因为在变电站中, 电力装置, 既有模拟的电路还有数字的电路, 所以, 数字设备和模拟设备必须应该分开, 最后他们只能具有一个连接点, 假如两者不分开, 将会互相干扰, 严重时甚至可能损坏设备。
1.2 加装浪涌的二次保护器
变电站开关的操作、静电放电现象及闪电放电时产生的瞬时过电压可能会对电力设备造成毁灭性的伤害或者加快它的老化过程。
对于浪涌现象的保护方法, 主要是在变电站系统内加装浪涌二次保护器。浪涌的二次保护器是采用同等电位的原理, 及时把浪涌电流导入接地系统。当系统的过电压现象发生时, 瞬时的高电压将会抑制电子二极管 (Rm) 作为反应速度最快的电子元件首先动作, 同时开始泄放巨大的雷电电流, 并且把输出的电压钳位控制在它的截止电压之上, 从而十分有效地防止了巨大的过电压对于电力设备的损伤。当加在TVS里的放电电流, 随着电压幅值的上升进而得充气式放电器 (HFB) 两端放电电压超过了它的点火电压UM时, GDT将会瞬时动作, 并且也会开始泄放雷电电流。这时, GDT呈现低阻的状态, 它的两端仅有20-40V的电弧电压, 所以可以避免因为过电压的持续时长进而把TVS烧毁。
1.3 变电站接闪器
在变电站发生雷击之后, 防雷系统可以通过直接拦截的方法, 引导雷电电流进入接地网。接闪器有避雷针和避雷线两种。小型的变电站多数装备独立的避雷针, 大型的变电站通常在变电站的构架上采取避雷针和避雷线, 或者把两者相结合, 并且大型变电站对于引流的线路和接地的装置都有十分严格的要求。
1.4 变电站避雷器
避雷器能够把侵入变电站中的雷电电流降低至电器装置绝缘强度, 允许的范围以内。我国变电站避雷器主要采用的是金属氧化物的避雷器 (ROA) , 西方的国家除了使用ROA之外, 还在所有的电气装置内安装空气间隙, 并作为ROA失效之后的备用设备。
1.5 合理布置避雷装置的安装位置
目前大多数的RTU子站 (或者一体化的微机二次保护装置等) , 大部分安装在了高压室的配电开关柜上, 电力测量信息通过从高压配电室接到主控台的通信电缆来传输, 以MS-525等接口的方式与RTU (或者通信管理机等) 请运行数据传送。所以, 通信电缆非常容易受到来自开关的误操作、电力负荷的波动和强电电缆所产生的巨大磁场干扰, 这些巨大的干扰轻则会增大电力测量信息的误码率, 重则可能使得MS-525等数据接口发生损坏。此外, 夏天时高压室内温度比较高, RTU子站 (或者一体化的微机二次保护装置等) 内部因为热量过高而产生的干扰噪声现象不容忽视。
2 变电站的接地方式
2.1 保护接地
防雷接地是受到雷电袭击 (直击、感应或者线路引入) 时, 为防止造成损害的接地系统。常有信号 (弱电) 防雷地和电源 (强电) 防雷地之分, 区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同, 而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上, 和电源防雷地分开建设。机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分 (机柜外壳, 操作台外壳等) 与地之间形成良好的导电连接, 以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电 (380、220或110V) , 通常情况下机壳是不带电的, 当故障发生 (如主机电源故障或其他故障) 造成电源的供电火线与外壳等, 金属导电部件短路时, 这些金属部件或外壳就形成了带电体。如果没有很好的接地, 那么这带电体和地之间就有很高的电位差。如果人不小心触到这些带电体, 那么就会通过人体形成通路, 产生危险。因此, 必须将金属外壳和大地之间做很好的连接, 是机壳和大地等电位。此外, 保护接地还可以防止静电的积聚。
2.2 工作接地
工作接地的目的是使变电站电网和其中的仪器都能够可靠地运行并且保证系统测量和控制信息精度而设置的接地方法。它又分成机器的逻辑地, 信号的回路接地, 屏蔽的接地。机器的逻辑地, 同时也称为主机的电源地, 它是控制中心内部逻辑的电平正端, 即+6V等低压电源的电流输出地。信号的回路接地, 比如各个变送器的负端要同时接地, 开关量的信号负端接地等方式。屏蔽的接地 (包括模拟信号中屏蔽层面的接地) 。除了上述几种工作接地外, 在很多系统运行情况下容易发生混乱的还有一种特殊供电系统地, 即交流电源地。它也是电力系统内为了正常运行所需要设置的接地 (比如中性点的接地) 。
3 结语
根据防雷设计整体的性能、结构的性能和层次的性能和整个变电站所处的环境、变电站地基的土质条件和设备性能的用途, 分别采取了相应的防雷保护措施。对于处在不同区域的电力设备, 系统将采取等电位的连接及安装新型电源防雷装置和浪涌电压的保护的方法, 从而保证处在不同层次的电力设备可以达到良好的防雷能力。
防雷技术伴随着大型变电站需求的提高和科技水平的发展, 更加合理有效的办法是使用现代建筑基础钢筋作为地基。防雷技术是一个传统的话题, 在防雷的技术领域目前还存在着许多可供探索的新课题, 比如雷云的起电机理目前还不清楚, 雷电电流的定量研究也十分薄弱, 防雷设备也在不断的发展之中。S
浅析变电站的防雷技术 篇2
变电站 防雷 技术
在高速发展的现代社会中,各类先进的电子设备的广泛运用。使其遭受雷击危害的几率也大大增加。尤其是变电站内的电子设备,受雷击影响的概率更大。变电站一旦发生雷击事故,可能严重影响人们的正常生产、生活。因此要求变电站的防雷设计必须十分可靠。
1 雷电的危害
雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象,在某种天气和地质条件下,潮湿的热气流进人大气层冷凝而形成雷云,大气层中的雷云底部大多带负电荷,它在地面上感应出大量电荷,这样,雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动,当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时,就会发生雷云之间或雷云对地的放电,形成雷电。其放电过程包括先导放电、主放电和余辉放电三个阶段,放电通常是重复进行的,随着放电的次数增加而雷电流会逐渐减少。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是雷云产生并向大地发展的,上行雷是接地物体顶部激发起,并向雷云方向发起的。实际上,变电站会遭到雷击主要有两方面的原因:首先是雷电直接击中变电站的各种建筑,其次是雷电是有附近的电线来影响到变电站。在多年的实践中,我们一直使用避雷针或避雷线来防止雷击,把属于变电站的所有设施和有关建筑都包含在避雷针或线的保护中。
雷击危害主要是对设备或建筑物等产生电、热和机械性质的破坏。雷击的危害主要表现为以下几个方面:
1.1 电性质的破坏:雷电发生时,会产生数十乃至数百万伏的高压冲击波,破坏由电气设备和线路绝缘,引起大规模的停电,甚至可能引起火灾和爆炸。线路或设备绝缘的损坏又为高压窜入低压提供了危险条件。高压冲击波还可能与附近的金属导体之间产生放电火花,危及设备和人身安全。
1.2 热性质的破坏:雷击时,高达数十乃至数百千安的雷电流通过导体,在极短的时间(50-100µs)内转换出大量的热能,可能造成金属熔化、飞溅或易燃品的燃烧,引起火灾或爆炸。
1.3 机械性质的破坏:当巨大的雷电流通过被击物时,上千度的高温使其缝隙中的气体剧烈膨胀。与此同时,其中的水份又急剧蒸发变成水蒸气,致使被击物损坏,甚至爆裂成碎片。
此外,静电斥力、电磁推力也有很大的破坏作用,雷击时的气浪又会伤及邻近人员和损坏建筑物。事实上,雷击时上述几种破坏几乎同时出现,其危害是很大的。
2 防雷措施
避雷针、避雷线、避雷网、避雷带及避雷器都是经常采用的防雷装置。避雷针主要用来保护露天变配电设备及保护建筑物;避雷线主要用来保护输电线路;避雷网和避雷带主要是用来保护建筑物;避雷器则主要用来保护电力设备,属于一种专用的防雷设备。变电所通常采用下列防雷措施。
2.1 装设避雷针
为保护整个变电所设备和建筑物免遭直接雷击,变电所内应装设避雷针。避雷针的功效实质是引雷作用,它能使雷电场产生畸变,从而将雷云放电通道由原来可能向被保护物体发出的方向吸引到避雷针本身,然后经与避雷针相连接的引下线与接地装置将雷电流泄放到大地中去,使被保护物免受直接雷击,变电所通常装设多根避雷针来满足保护要求。避雷针可单独立杆,也可利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔;但变压器的门型构架不能用来装设避雷针,以防止雷击产生的过电压对变压器网络放电。避雷针一般采用镀锌圆钢(针长1m以下时直径不应小于12mm,针长1-2m时直径不应小于16mm)或镀锌钢管(针长1m以下时直径不应小于20mm,针长1-2m时直径不应小于25mm)制成,通常安装在电杆或构架、建筑物上。它的下端要经引下线与接地装置相连接。
2.2 装设架空避雷线
避雷线也称架空地线,在变电所进出线上方架设避雷线,可避免出现遭受直接雷击,危害变电所内部设备;当进出线在避雷线保护范围外遭受直接雷击或感应过电压时,可降低过电压的幅值,减轻对变电所内部设备的危害。在变电所110kV进线盒27.5kV馈出线均装设架空避雷线进行保护。
2.3 装设避雷器
避雷器是为防止沿线路侵入变电所的雷击冲击波对电气设备的破坏,把雷电波(或感应雷电波)限制在避雷器残压值范围内,从而使变压器及其他电气设备免受过电压的危害,其接地电阻不得大于10Ω。在变电所每路进线终端、主变压器的低压侧出线、主变压器的中性点引出线、27.5kV馈出线上,一般都装设避雷器。
2.4 装设抗雷线圈
在变电所27.5kV馈出线上,串联抗雷线圈和避雷器配合使用,可以有效地降低雷电入侵波的陡度,加强防雷效果。
3 变电站防雷保护
变电站防雷保护是一个系统工程,它由三个子系统即三道防线组成:
3.1 第一道防线(即第一子系统)
其作用是防止雷直击变电所电力设备。这道防线由拦截受雷(接闪器)、引流、接地散流防护系统组成。接闪器有避雷针(线),小变电所大多采用独立避雷针,大变电所大多在变电所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。第一级防护区为全所范围内的高压设备部分和高压线路的进线段保护范围。主要措施为独立避雷针、构架避雷针、架空避雷线、高压避雷器、设备引下线、主接地网和微波塔及其接地。由于避雷针的采用增加了雷击概率,感应雷对电子设备的危害几率增加。为了减轻雷击感应幅射,有些工程采用了带屏蔽作用的引下线,有的采用多条引下线分流,这些措施均可起到一定作用。
3.2 第二道防线
第二子系统为进线保护段。雷击进线保护段首端及以外时,绝大部分雷电流被引入地中,只有很小部分的雷电流沿架空线路导线侵入变电所。雷电波沿架空线路导线传播时,受冲击电晕和大地效应影响而衰减,能降到变电所电气装置绝缘强度的允许值。
变电所的主要危险是来自进线保护段之内的架空线路遭雷击,反击导线或绕击导线产生雷电侵入波,因此进线段又称危险段。加强进线段防雷保护是十分重要的,要求避雷线具有很好的屏蔽和较高的耐雷水平。不管如何,反击和绕击仍是可能的。因此,变电所设防(第三道防线)要求的进线保护段(危险段)愈短愈好,这样允许侵入波的陡度和幅值较大。对变电站进线实施防雷保护,其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电渡的陡度。当线路上出现过电压时,将有行波沿导线向变电站运动,其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压,线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此,在靠近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施,如果没架设避雷线,当靠近变电站的进线上遭到雷击时,流经避雷器的雷电电流幅值可超过5KA,且其陡度也会超过允许值,势必会对线路造成破坏。
3.3 第三道防线
第三级防护区包括变电所主控室、远动通信机房及全部电子设备。其主要任务是多重屏蔽、电源过压嵌位、信号限幅滤波、地电位均压、浮点电位牵制。
3.3.1 多重屏蔽
微电子设备工作电压低击穿功率小,靠单一屏蔽难以达到预期效果,必须采取多重屏蔽。利用建筑物钢筋网组成的法拉第笼,以及设备屏柜金属外壳、装置金属外壳等逐级屏蔽。早期的变电所建筑留下了许多防雷的先天不足,新建的变电所必须按国标(GB50057-94)《建筑物防雷设计规范》 及邮电部(YD2011-93)《微波站防雷与接地设计规范》电力部(DL548-94)《电力系统通信站防雷运行管理规程》等要求利用建筑物女儿墙、天面防雷网及结构钢筋、基础钢筋焊接成一体的网,以及设备特殊要求的金属幕墙组成第一级屏蔽。
3.3.2 地电位均压
笔者赞同室内采用联合地网,设环形地母线、接地汇集线。地母线与地网采用多条引下线对称引下连接。对于电子设备之间电的联系跨度较大的部分,跨越几个防护区的部分,常因地电位不均衡造成工作出错或损害。国家电力调度通信中心曾发文制定反措,在变电所主控室电缆层敷设不小于100mm2的铜地网延伸至220kV耦合电容结合滤波器处连接。这一措施实施以来效果令人满意。不仅仅是高频保护,目前就地布置的电子设备与分控室或主控室之间的通信如果采用电的联系,同样会遭遇此问题,现场可以根据具体情况采取地电位均衡措施。
3.3.3 浮点电位牵制
建筑物内金属门窗、玻璃幕墙、吊顶龙骨、灯具等均可能随雷电二次效应危害电子设备,应予就近多点接地以防不测。变电所二次回路直流蓄电池长期为浮点运行。为防雷害,应采用直流避雷器和在绝缘监察装置内加装气体放电管。
4 变电站防雷设计的基本措施
4.1 降低感应电压
由于雷电感应电压的高低与被感应导体的长度、截面、位置等有关,因此电气设备二次装置连线应尽可能的短,而且也可以采用有屏蔽的导线来降低感应电压。
4.2 采用新材料
采用绝缘隔离,一些保护装置模块的外壳或固定支架可以采用绝缘材料,信号的传输可采光缆、光电耦合器,对RS-232、485以及CAN等数据通讯接口加装光电隔离器等措施都可以大大削弱雷电感应电压。加装浪涌抑制器,存保护、通讯、自动控制系统的设计中考虑使用瞬变电压抑制二极管(TVS)、气体放电管(GDT)、压敏电阻(MOV)、齐纳二极管(ZENA)等浪涌抑制器,都能对电路中出现的瞬间浪涌电压脉冲起到分流和箝位的作用,可以有效地防止过电压对设备的损害。可以在低压电源系统中采用电源防雷器,当雷电入侵时,电源防雷器能在极短的时间将雷电产生的大量脉冲能量释放到安装地线上,从而达到保护电路上设备的目的。正常情况下,防雷器处于高阻状态。当电源由于雷击或开关操作现瞬时脉冲电压时,防雷器立即在纳秒级的时间内导通,将该脉冲电压短路到大地进行泄放。
4.3 提高对变电站接地装置重要性的认识
严格按照有关标准要求进行防雷接地的设计,定期对变电站进行接地电阻测量,当接地电阻达不到规定要求时,要及时采取有效的措施加以改进。变电站中长期使用的金属接地体因具有易腐蚀、寿命短、小稳定、效果差、高阻抗等缺陷,近年来已受到很大的挑战,因此推荐使用新型“高效长寿接地极”,它是由金属极芯和稳定性较好的非金属导电材料组成,克服了传统金属接地体的弊端。
4.4 合理设计接地网
在设计接地网时应尽量采用方孔地网,以改善地面电位分布,合格分布网格大小,防止局部电位升高。同时在电缆沟内要设置接地带、在电缆沟附近要设置与电缆沟半行的水平均压带以改善电缆沟的电位均匀。考虑到雷电波沿导线入侵变电站,所以变电站设计时进线存断路器或隔离开关后面、土变附近的母线上装设避雷器,来限制雷电过电压。但当开关处于备用状态或者因故障处于短时分闸状态时,进线断路器等设备就脱离了母线避雷器的保护,这时强大的雷电波沿线路到达开关后,雷电的泄放通路中出现断口,根据波的折射理论且阻抗不配,波的振荡会形成很高幅值的过电压,从而对断口处,开关等设备的绝缘构成重大危害。为了避免以上事故的发生,我们除了在变电站内设计避雷针,在母线上装设避雷器外,还要考虑在进线断路器的线路侧增设避雷设备,来限制从线路上侵入雷电波过电压的幅值。可选择在变电站内进线架构上或出线的第一杆塔上装设无间隙避雷器,同时为了防止相间过电压,可采用三相组合式避雷器。
雷击对变电所电子设备的危害主要表现在感应过电压,侵入波过电压、地电位反击,雷电二次效应等。对变电所电子设备的防雷应分区分级防护,引雷、分流、散流、屏蔽、均压、隔离、限幅、嵌位、滤波相结合,充分利用当代先进技术,根据电子设备工作特点选用低压避雷器,如高频避雷器、数据避雷器、放电管、硅瞬变二极管、瞬态过电压保护器、组合式避雷器等,等将雷害事故和干扰减少到最低程度。
参考文献
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变电站电气设备防雷接地技术探讨 篇3
变电站(Substation)是电力系统中把一些设备组装起来,用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。变电站的设备有变压器、开闭电路的开关设备、汇集电流的母线、计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置、防雷保护装置、调度通信装置等,有的变电站还有无功补偿设备。近年来,随着我国电力需求日趋增多,电力事业得到快速发展。变电站作为电力系统中的重要组成部分,若变电站的电气设备由于遭受直击雷或雷电感应,则会引起过电压,对变电站的电气设备和建筑物产生严重的危害。同时,变电站一旦遭受雷击,将面临停电的危险,严重影响生产和人民群众的生活。除此以外,在日常的工作中变电站防雷接地工作存在的问题也越来越多地出现,严重威胁了人身和设备的安全。因此,变电站电气设备防雷接地设施的要求也越来越严格。
2 变电站常用防雷接地的方法
雷电是雷云层中有电荷积累并形成极性,当电荷积聚到一定程度,就会在云和云之间及云和大地之间产生放电,迸发出光和声的现象。带电雷云在接近大地时,地面感应出相反电荷,当地面有物体突出时,雷云对突出的物体进行尖端放电,形成雷击现象;若突出物体与地面间的电阻过大,则会对突出物体造成严重的损害。变电站电气设备在正常情况下是处在电网的额定电压下的,但在遭雷击的情况下,电气设备会瞬间大大超过额定电压,造成设备严重损坏,并间接对与之相连接的设备造成损坏。通常情况下,变电站雷击有两种情况:一是雷电直击于变电站的设备上;二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。变电站的防雷方法有变电站避雷针、架空地线等,这些措施能起到较好的引雷效果。但是,要想获得更好的防雷效果,需要把防雷和接地结合起来,才能更好地保护变电站的电气设备。因此,针对变电站的特点,防雷措施整体可以分为以下几类:一是避免雷击电波的进入;二是利用保护网将大部分的雷电流直接接闪并引入地下泄散;三是将沿信号线、电源线及数据线引入的过电压波阻塞;四是限制被保护设备上浪涌过压幅值。变电站的防雷和接地问题不仅非常复杂,而且至关重要不可或缺,它的好与坏直接影响着电气系统的人身和设备的安全。
3 折线法和滚球法确定避雷针保护范围的安全性分析
目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同,大体上有如下几种计算方法:一是折线法,即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体;二是滚球法,即设想一个半径为r的球围绕避雷针两侧滚动,被球体和球面接触的地方为可能被雷电击中的地方,未能触及的地方为保护区域。
3.1 折线法
以单支避雷针为例,单支避雷针的保护范围如同一顶草帽,保护空间有2个圆锥形组成,如图1所示。
在圆锥形内,圆锥高度(避雷针高度)为h,被保护物体的高度为hx,可保护范围半径为rx,3者之间的关系如下:
当0≤hx≤h/2时,
当h/2
上述公式中,P为避雷针高度的影响系数,当h≤30 m时,p=1;当大于120 m时,取h值等于120。
3.2 滚球法
滚球法是目前国际上用电气几何法确定避雷针保护范围比较简单及容易实现的方法。以r为滚球的半径,球体围绕避雷针两侧滚动,被球体和球面接触的地方为可能被雷电击中的地方,球体与避雷针之间未能触及的地方为保护区域或可能被雷击但损坏不大的区域。
假设避雷针的高度为h,建筑物的高度为hx,被保护的范围为rx,根据建筑物和被保护范围的函数关系,有:
根据《建筑物防雷设计规范》(GB 50057—2010)的标准,滚球半径可取值为30 m、45 m、60 m。滚球法确定的避雷针空间如图2所示。
3.3 2种方法保护范围比较
变电站的高压侧线路和建筑物要求最低保护高度为10 m,变压器的高度为4 m,根据不同的避雷针高度,代入公式(1)、(2)和(3)可得到单支避雷针采用折线法和滚球法的保护范围(见表1、表2)。
(单位:m)
(单位:m)
根据《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)的标准,变电站属于第二类建筑物,因此滚球的半径取45 m,对比表1和表2,可以看出,避雷针高度在15 m时,两者的保护范围相差不大,随着高度的增加,差距开始越来越大。当避雷针高度到30 m时,差距达55%,因此,采取何种方法计算避雷针保护范围,需要根据实际情况进行具体分析。变电站的设备基本分布在室外,分散布置着高低压设备,由于折线法和滚球法的保护方式和计算方法存在着较大的差异,采用滚球法很难兼顾所有的设备和房屋,只能保护重点设备,而采用折线法不仅可以保护全部设备、房屋和路线,而且方便设计变电站的防雷总平面图。因此,变电站电气设备应采用折线法布置防雷装置。
4 防雷保护与接地的配合
目前,防雷设计的主流是设计一条低阻抗的通道,把闪电放电电流传到大地中去,让其能量耗散到大地中去。因此除采用避雷针、避雷器和避雷线以外,还需要和接地装置结合起来,以便把雷电电流更好地导入到大地中。
当前,防雷装置有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网、避雷器、接闪器、保护间隙、电涌保护器、防雷端子、浪涌抑制器等。接地装置是完成系统、设备接地功能的材料和设备的总称,包括接地母排、接地线和接地极等。接地装置有普通钢管接地、钢筋接地、角钢接地、铜裹钢接地、接地网、复合接地装置、防腐离子接地装置等,表征接地装置的重要参数之一是接地电阻。
变电站的防雷接地保护,需要把多个避雷装置如避雷针、避雷线、接闪器、电涌保护器和接地装置的接地线与接地网进行配合使用,把可能对变电站造成损害的雷电电流通过避雷装置接引到接地装置,最后流到大地中。
5 电气设备接地的设计要求及步骤
变电站的电气设备接地极设置要综合考虑防雷接地、系统接地和保护接地的需要。变电站应采用水平接地极为主、外缘闭合的复合接地网的等电位连接,这样可以使得变电站电气设备接地线附近的地面的电位合理分布,降低对人身可能造成伤害的接触电压和跨步电压。
因此,在地网设计时应遵循以下原则:一是尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接作为接地网;二是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;三是应采用统一接地网,用一点接地的方式接地。
5.1 接地线的选用
接地线的选用需要考虑材料的阻抗和横截面积,除此之外,还需要根据变电站的土壤环境考虑材料的防腐及成本造价问题。因此,当变电站的土壤环境是低腐蚀性土壤时,可以采用造价较低的热镀锌钢材或铜包裹的钢材;当变电站的土壤环境是高腐蚀性土壤时,可以采用耐腐蚀、造价较高的非金属材料,如机械压模成型的石墨等。
5.2 接地网的布置
根据《交流电气设计的接地设计规范》(GB 50065—2011)接地电阻的要求,接地网的接地电阻应符合公式(4)的要求,且保护接地接至变电站接地网的站用变压器的低压应采用TN系统,低压电气装置应采用(含建筑物钢筋的)保护总等电位联结系统[1]:
公式(4)中,R为考虑季节变化的最大接地电阻(Ω),IG为计算用流经接地装置的入地短路电流最大有效值(A)。
接地网的效果取决于地网与大地之间的电阻,而影响土壤电阻率重要的因素有湿度和温度。实践表明,当土壤含水量增加时,电阻率就会急剧下降;当土壤含水量增加到20%～25%时,土壤电阻率将保持稳定。通过实验可知,土壤的电阻率和温度成反比关系。土壤的电阻率在0℃有一个跳跃点,出现一个突然的变化。当温度由0℃向0℃变化时,土壤的电阻率突然增大很多,当温度继续下降时,电阻率出现十分明显的增大;而温度从0℃上升时,电阻率仅平稳地下降。除此以外,土壤电阻率还与土壤的结构(如黑土、黏土和沙土等)、土质的紧密度以及土壤中含有可溶性的电解质有关。因此,接地网的布置要考虑土壤的湿度、温度及土壤的结构,应选择湿度大、温度适宜的地方铺设接地网。若变电站附近土壤电阻率大,则需要加入降阻剂或填充电阻率较低、不会加速接地极腐蚀的物质。
6 结语
变电站作为电力系统中的重要组成部分,防雷接地措施是否落实到位,关系到电力系统能否平稳地运行。因此,根据变电站电气设备分布的实际情况,选用折线法设计变电站的防雷平面图,把防雷装置和接地装置有效结合起来,保障变电站的正常运行,有效地促进我国电力事业的快速发展。
摘要：近年来,随着我国电力需求日趋增多,电力事业得到快速发展。变电站作为电力系统中的重要组成部分,防雷接地措施是否落实到位,关系到电力系统能否平稳地运行。文章对变电站电气设备防雷接地技术进行探讨,提出变电站防雷接地的对应方法。
关键词：防雷装置,折线法,滚球法,接地
参考文献
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变电站的防雷接地技术 篇4
【关键词】变电所；接地装置；常见问题；改造；措施
变电所接地系统是否合理，直接关系到人身和设备的安全。随着电力系统规模的不断扩大和短路电流的不断增加，以及安全要求的不断提高.还有一些不确定因素的存在等，这些都使得接地系统的设计越来越复杂。所以，只有全面收集有关资料、深入现场、反复计算、精心施工，才能为变电所的安全可靠运行打造一个合理义经济的接地网络。
1.变电所接地的技术要求
变电所接地是工作接地、保护接地和防雷接地三者的统一，通过对接地网精心设计，要达到以下目的，为了达到这样的目的，在有效接地和低电阻接地系统中，对变电所保护接地的接地电阻做了如下要求：
1.1接地电阻
对于各种电器设备接地电阻的要求，在有关规程和手册中都有具体的规定。一般的，对于是lKV及以上大接地短路电流系统，应符合接地电阻值R<2000/I。但按照当前的设计施工惯例，在1IOKV及以上变电所中，接地电阻值小于0.5Ω即认为合格，大于0.5Ω就是不合格，不管短路电流有多大都不必采取措施，这是不合理的。因为接地的实质是控制变电所发生接地短路时，故障点对地电位的升高。还应该验算地网的接触电势和跨步电压，必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。
1.2接地短路电流
当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点：①经架空地线一杆塔系统；②经设备接地引下线、地网流入本站内变压器中性点；③经地网入地舌通过大地流回系统中性点：而对地网接地电阻起决定性作用的是入地短路电流。所以.正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。
1.3接地体的选型及布置要求
（1）变电所接地装置的接地体应立水平敷设。其接地体采用长度为2.5m、直径不小于l2mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，并用截面不小于25mm×4mm的扁钢连成闭合环形。外缘各角做成弧形。为防腐蚀，接地体要进行热镀锌处理。
（2）接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m。
（3）变电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人工接地网连接。避雷针宜设独立的接地装置。
2.变电所接地网常见问题
随着电力系统的发展，接地短路电流越来越大，接地网的问题也越来越突出，接地网的问题往往造成事故或使事故扩大。经过多年的实践经验，其接地网主要存在以下一些问题：
2.1接地网的均压问题
通过对变电所接地网的电位分布测试，发现接地网的均压大多不符合要求，电位梯度大，跨步电压超标，这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标，而忽略了接地网的均压和散流，特别是沿电缆沟没有均压措施。由于接地网的均压效果不好，在短路电流或冲击电流下就会造成接地网的局部电位升高，烧毁微机控制设备或低压控制回路。
2.2设备的接地与接地网之间的联通问题
对于运行中的变电所中出现的电气设备与接地网的联通问题也是很严重的，设备与接地网不通，或连接不良，既有变压器、派出所路器、也有隔离开关、避雷器等，有的变电所多次发生雷击时烧坏断路器、隔离开关、互感器，而避雷器不动作。原来变电所的避雷器没有与接地网连接，在此情况下即使避雷器动作，也同样会出现由于接地不良残压高而损坏其他设备，造成上述情况的主要原因如下。
2.3接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定
经检查这种现象较为普遍，由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时，接地引下线往往被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会反击到低压二次回路，使事故抗大。造成接地引下线。
2.4接地装置的腐蚀问题
接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题，变电所接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线，由于腐蚀，接地线不能满足接地短路电流热稳定的要求，或者形成电气上的开路，使设备失去接地，还有电缆沟内的接地带也容易发生腐蚀。
2.5接地的埋深不符合要求
标准规定接建体埋深不小于0.6米，但埋深不够的现象屡屡发生，有的甚至浮在地表。由于接地体埋深不够，往往造成以下后果。
2.6接地电阻超标问题
有的变电所接地电阻超标，接地电阻超标主要有两方面原因，一是由于各种条件的限制，在变电所建成时接地电阻就超标，这些情况一般发生在山区土壤电阻率较高的地方.二是由于腐蚀使接地网部分和主接地网断开，由于腐蚀使接地体的电阻变大。
2.7接地网的运行维护问题
对地面的电气设备，要定期检查和测试设备的各种性能，如不能满足要求就要及时修整，但是由于接地装置常埋于地下，不便于检查.也很少受到人们的重视，即使试验也仅仅限于测量接地电阻，这样就使许多接地装置带故障运行，直到事故发生时才引起重视。
3.变电所接地装置的改造
发现变电所接地装置有问题后，就要进行改造，根据所要解决的问题，有降阻改造、均压改造、增容改造以及扩建改造等方案。无论采用哪种改造方案，都与以下改造措施紧密相关。
3.1防腐措施
（1）采用降阻防腐剂、导电涂料和锌牺牲毛极联合保护。
（2）不同地域选用不同材料：腐蚀较严重的地区选用铜材，腐蚀轻微的地区选用钢材。
（3）采用无腐蚀的或腐蚀性小的土壤回填接地体，尽量减少导致腐蚀的因素。
3.2降阻措施
a、充分利用自然接地体降阻：充分利用混凝土结构中的钢筋骨架、金属结构等自然接地体。
b、填充降阻剂改善土壤电阻率：有换土法、工业废渣填充法和降阻剂法。
3.3均压措施
在高压配电装置的地面下，设置水平敷设的人工接地网，接地网的外缘闭合，网内设置均压带，尽可能的将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管道以及其他可以利用的金属结构物等连成通路，且与接地网可靠连接。
4.结束语
变电所接地工程是一项非常重要的系统工程，必须加以重视，统筹考虑，并认真分析已发现的及有可能存在的问题，同时，还应根据具体的情况，综合对比分析各种防腐、降阻措施在功能、成本以及运行维护等方面的特点。从中选择最优方案，并灵活采取多种措施，确保变电所内的人员的人身及设备安全。
【参考文献】
[1]冯成.浅谈电力系统的接地和接零.民营科技，2008（5）.
探究变电运行的防雷技术 篇5
1 雷电对变电运行的危害
变电站由于很多设备都是精密仪器, 因此天气的变化应对仪器以及变电运行带来很多影响, 其中雷电对其的影响最为突出, 会为变电运行带来很大危害, 雷击产生的电压会导致设备的电压超过正常值烧坏。依照作用方式的不同雷电可以分为直击雷和感应雷。直击雷在击打到变电站上后行程很大的雷电流, 进而导致设备以及输电线等产生极大的热效应和机械效应, 严重时会烧坏设备。
感应雷是指雷击是产生的放电、过电压以及电磁脉冲现象, 这种雷会对接入点运行带来极大的危害, 大量研究表明在雷电发生时由于雷电流需要通过变电站内接地网泄入大地, 因此会在短时间内对地网产生一个很大的电压, 有可能导致一些部位产生反击现象, 降低电气设备的绝缘性, 雷击产生的电流在通过引下线导地时, 会产生一个很强的电磁场, 对变电运行使设备以及输电线等造成感应电压, 严重时发生设备以及输电线的损坏等。此外发生在输电线上的雷击会导致强电流的雷电波, 这是危害变电站的主要危害。
2 变电运行的防雷技术
2.1 基本防雷措施
针对雷电形成危害的原因, 在设计防雷保护时主要包括内部保护、外部保护、接地保护等方式阻止雷电波的入侵以及泄散雷电波, 依照被保护装置的雷击频率、形式以及性质等来选择合适的防雷技术。外部保护主要包括避雷针、避雷带以及避雷网等, 变电运行防止直击雷的危害, 主要是通过安装避雷针, 将雷电积聚起来的电流输送到大地, 避雷器起到的作用是削弱入侵的雷电波。内部防雷措施主要是接闪器、接地引下线以及接地体等。接地装置是不可缺少的部分, 主要是将雷电流引入大地。
从防雷应用上来看, 防雷措施主要包括接闪器、分流、屏蔽等作用才能达到完全防雷措施, 在防雷工程施工中, 为避免雷电对建筑物本身的伤害, 需要把直击雷防护设施与土建部分共同施工。在防雷施工的第二阶段, 需要与设备的安装同步进行。配电站多是四层配电装置楼, 所有电气设备均设计为室内装置, 对于变电站的接地装置, 室外接地需要采用复合接地网添加降阻材料降低接地电阻, 室内接地通过建筑物上下层主筋焊接成基础接地网, 一般把建筑物主筋焊接为引下线, 要求引下线的间距小于25m, 屋面避雷带选用直径16mm的镀锌圆钢焊接而成, 为防止过电压对设备造成损害, 还需要在总配电箱处安装SPD保护。
2.2 变压器防雷保护
各变电站在建筑期间以设计并实施了切实可行的防雷技术, 但是对于变压器而言, 在实际工作中, 还需要采取更加具有针对性的防雷措施。避雷针在设计中由于本身的电阻值较高, 因此在雷电流流入到接地电阻时, 会在变压器外壳处产生一个高电压, 过高时就容易导致变压器被击穿。避雷器由于长期的使用没有少到很好地维护, 导致配电变压器本身没有收到防雷保护而损坏, 对于电感变压器设备而言, 引下线过程, 有可能会损坏变压器的绝缘装置。
依照变压器的工作性质, 需要采取有针对性的防雷保护技术。依照电力设备过电压保护设计技术规程要求, 在变压器高压侧安装避雷器, 另外也建议了接地线、变压器低压侧的中性点以及外壳需要连在一起接地。在实际的防雷保护中发现, 即使在高压侧安装了避雷器, 在发生雷电时, 变压器仍然会遭受到损害, 再多雷区高达5%, 这是因为雷电在入侵后, 导致变压器高压和低压侧的电压正逆转变。如当5KV侧受到雷击时, 接地电阻短时间内流过大量电流, 产生的压降作用在中性点向, 导致低压绕组存在较大的冲击电流, 由于高压绕组形成星型, 而中性点并没有接地, 因此在低压侧存在很大的电流, 而高压侧没有改变, 就会导致高压侧感应出很高的电势, 高压电势导致中性点被击穿, 增大电位梯度, 也有可能击穿层间的绝缘材料。因此在多发生雷电的地区, 针对变压器的防雷措施在变压器高压侧安装避雷器的基础上, 还需要将接地线、变压器低压侧的中性点以及外壳需要连在一起接地。
在变压器低压侧加装普通阀型避雷器, 将变压器高策、接地线、外壳以及低压侧中性点连接在一起接地。把高低压侧分别进行接地, 也是一种很有效的防雷技术, 这种技术能够基本消除掉逆转现象, 把低压侧接地电阻降低为2.5Ω, 就能消除交换过电压现象, 这种技术比较简单有效。针对变压器的绝缘薄弱点, 如层间绝缘等, 可以进行整修, 加强层间以及匝间的绝缘性。若是变压器安装在木杆线路上, 需要将导线三脚排列的顶相绝缘子的铁脚接地。
2.3 电缆防雷技术
电缆在变电运行中具有供电可靠以及占用空间小的优点, 但是在工作中, 雷电容易使其发生熔断故障以及一些针孔状的破损, 针对电缆线路由采取的防雷措施需要同时放直击雷、防闪络以及防建弧几点。
在直线杆上加装互感式避雷器与防雷柱式绝缘子组成的过电压保护器, 过电压保护器由非线性电阻限流元件、横担以及防雷绝缘子组成, 这种保护装置具有耐电腐蚀、组件结构少以及承受力强等的优点, 不会受到长期工作电流的影响。直线杆以及小角度的直线转角杆, 依照各地的不同条件采取合理的设计, 对于低雷电发生区, 一般杆塔水平档距可设计为60m, 每隔1基安装一组, 对于高雷电发生区需要每基安装一组。也可以在耐张杆安装普通氧化锌避雷器技术, 从本质上来说, 这种避雷器是一种放电器, 在受到雷击时, 立刻放电, 从而保护其他电器设备, 不同物理参数的避雷器需要采取合理的设计, 如对于20KV的电压等级而言, 可选用额定电压为25KV的避雷器。除了以上几种防雷技术外, 还可以采取安装平比分流线的方式, 确保电杆的使用安全。
3 结束语
综上所述, 本文先简单分析了雷电对变电运行的危害, 重点从不同方面论述变电运行的防雷技术, 本文所讲述的防雷技术是一些常见避雷技术, 随着变电站的不断改造, 各种防雷技术也需要依照设备的不同进行适当改进, 这些还需要更多的人努力去研究。
摘要：随着我国经济的不断发展进步, 人们的生活水平得到很大的提高, 用电量逐渐加大, 变电安全运行对于生活生产至关重要。电力行业一直是我国的基础性公共事业, 损害变电站运行的因素有很多, 雷电是主要的也是最严重的危害之一, 本文主要论述变电运行的防雷技术。
关键词：变电运行,防雷,变压器
参考文献
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[2]陈向东.提高变电运行管理水平保证供电企业安全生产[J].中小企业管理与科技, 2013.
变电站防雷保护技术探讨 篇6
雷电作为自然界当中普遍存在的一种自然现象, 如果没有有效的避雷措施, 雷电对变电所将会造成严重的损坏, 比如说击穿、损坏电路或者设备等, 除了这些可见的破坏之外, 雷击的涌流还有可能进入到电力系统的二次设备, 造成电力系统的保护装置等一些设备潜在的安全事故, 随时都有可能对变电所安全、稳定的运行构成威胁。因此, 对变电所及其电力系统进行一次设备防雷是远远不够的, 还必须对变电所的二次设备进行防雷, 保证整个电网安全的运行。
1 传统的防雷技术
传统的防雷技术都是使用避雷针装置, 避雷针是由美国的发明家富兰克林发明的, 自富兰克林发明了避雷针以来, 已经使用了上百年的历史, 直到今天仍然在某些建筑上有使用, 并且在以后的时间里出现了避雷线、避雷带和避雷网等防雷设备。避雷针的原理是根据雷云放电的先导在高空时任意的传播发展, 但是在接近地面时, 随着地面静电感应电荷的骤然增加, 避雷针尖端局部电场强度也随着增加, 从而将雷云放电吸引到避雷针上, 从而保护了避雷针附近较低高度的物体。
2 现代的防雷技术
虽然说当时避雷针的出现在很大程度上缓解了雷击对于建筑、电力系统等的破坏, 在当时的技术水平条件的限制下, 避雷针并不能对变电站等建筑起到百分之百的保护作用, 但是随着社会和科学技术水平的不断提高, 这种盲区越来越显现出来, 避雷针已经远远的达不到相应的需求。变电站防雷保护的三道防线:
第一道防线:当雷电对比较高的建筑物发生闪击时, 大量的能量会瞬间的集中在闪击点上, 使建筑物遭到极大的破坏。因此, 防止雷击的第一道防线就是利用接闪体迎接雷击, 使雷击的能量通过接闪体和导体导向大地, 从而起到保护建筑物的作用。
第二、三道防线:雷电的二次效应能够瞬间的产生电磁脉冲作用于电源或者通信线路上, 在电路上形成高达数百万伏的电涌, 远远超出了相关电子设备的承受范围, 使电子设备遭到严重的损坏。因此, 作为防雷技术的第二、三道防线就是要阻塞电源或者通信线路引入的过电压波危害设备并且限制被保护设备上的浪涌过电压幅值。
以上所述的三道防线为变电站及其电力系统的安全运行、防止雷击提供了强有力的保障, 三道防线缺一不可, 只有相辅相成才能发挥出更大的作用。
3 防雷技术在变电所当中的应用
3.1 变电所使用避雷器的注意事项
避雷器, 也就是接闪体, 是雷电能量的一种泄放通道, 在平时避雷器始终处于一种高阻的状态, 在雷击瞬间避雷器将会瞬间导通, 使得雷击产生的能量迅速的导入大地当中, 同时使大地、设备、线路处在同等电位之上, 从而保护电子设备免遭雷击的损害。有的时候雷击的能量是相当的大的, 单一的依靠一个避雷器并不能有效地防止雷击, 避雷器自身也会造成损坏。避雷器在电力系统当中的应用存在着以下的一些问题:
(1) 避雷器自身对变电站的不安全影响。保护间隙和管型避雷器在间隙击穿后, 保护回路再也没有限流元件, 保护动作都要造成接地故障或相间短路故障, 保护作用增多电力系统故障率, 影响电力系统的正常、安全运行。应用氧化锌避雷器, 从根本上避免保护作用产生接地故障或相间短路故障, 且不用自动重合闸装置就能减少线路雷害停电事故。
(2) 避雷器具有连续雷电冲击保护能力。有时高压电力装置可能遭受连续雷电冲击, 连续雷电冲击是指两次雷电入侵波间隔时间仅数百微秒至数千微秒, 间隔时间极短。碳化硅避雷器保护动作既泄放雷电流也泄放工频续流, 切断续流时耗最大达一万微秒, 一次保护循环时间要远大于一万微秒才能恢复到可进行再次动作能力, 故碳化硅避雷器没有连续雷电冲击保护能力。氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流, 雷电流泄放 (小于100微秒) 完毕, 立即恢复到可进行再次动作能力, 故氧化锌避雷器具有连续雷电冲击保护能力, 这对于多雷区或雷电活动特殊强烈地区的防雷保护尤为重要。
(3) 其注意事项有:1) 避雷器应该串联在数据线路中, 前提是只要不影响数据传输就行。2) 对于传输速率比较高的设备接口, 选择避雷器时应该尽量选择极间电容、驻波比等比较小的数据避雷器。3) 数据避雷器必须有可靠的接地连接, 该接地线应与被保护的数据设备的地线就近可靠连接, 接地线截面应不小于25 mm2。4) 根据信号工作电业和不同的抗雷电要求, 应该分别选择动作电压合适的数据接口保护避雷器和有着足够大的耐雷电冲击能力的数据避雷器。
3.2 采用新型材料对变电站的基本设施进行更新
变电所是整个电力系统的重要枢纽, 变电所能否安全稳定的运行关系到整个电力系统的安全和稳定。因此, 必须定期的对变电所进行相关事项的检查, 比如说接地电阻测量, 如果接地电阻值没有达到相关的技术要求, 那么就必须对变电所进行技术上的改造, 为了确保变电所功能的安全, 保证其长久安全的运行下去, 在进行技术改造时应该使用更好的新型材料, 比如说使用新型的高效长寿接地极取代容易腐蚀、寿命短而且不稳定的金属接地体。另一方面, 还需要对某些设施采取绝缘隔离, 信号的传输可以采用光缆、光电耦合器、对CAN等数据接口加装光电隔离器等都可以在很大程度上削弱雷电感应的电压。
3.3 对于进线段的防雷保护
要是雷击过大的话避雷器就会不堪重负而失去避雷器保护的功能, 因此, 为了保证避雷器的正常功效还必须进行进线段的配合, 只有两者相互结合, 才会发挥出最大的功效。进线段保护所起到的作用主要有以下两个方面:
(1) 能够使电压波发生衰减或者变形。进入到变电所的雷电过电压波来自于进线段以外的线路, 这些雷电过压波在经过进线段的时候将会冲击电晕从而导致电压波发生衰减或者变形, 降低了过压波的陡度和幅值。
(2) 可以通过进线段的保护来限制流过避雷器的冲击电流值。
3.4 接地网的设计
在防雷技术的应用当中, 地线起着非常重要的作用, 但时在实际的情况当中很多的送变电所周围只有石头没有土, 因此, 根本没有办法做地线, 即便把地钎打在岩石缝内, 接地电阻也远大于规定上限值的10Ω。因此, 如果遇到这种情况, 必须严谨地依照国标IEC标准, 实施等电位防护, 才能起到当遭到雷击时有效防护的目的。在这里需要说明的是, 接地是为设备提供人身安全保障和设备安全稳定运行的基本环境, 与雷电防护成功与否并没有根本的联系, 雷电防护的成败主要是等电位问题。
4 结语
综上所述, 本文简要地说明了传统的防雷技术, 并且对现在的变电所防雷技术进行了扼要的分析, 对现代防雷技术避雷针的应用进行了详细的介绍, 在文章的最后对特殊情况的送变电所进行了简单的指导。
在电力企业中, 电力系统及其变电所的安全稳定运行应该越来越受到大家的重视, 雷击作为自然界的普遍现象, 能够被雷击中也是一个小概率事件, 但是要做到百分之百的防雷也是不合理的。因变电所的防雷涉及到方方面面, 充分地掌握这些技术能够更加有利于指导和实施相应的电力防雷技术, 为我国的电力事业做出自己的贡献。
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变电站的防雷接地技术 篇7
关键词：变电站,倒闸,接地线,安装
0 引言
接地线作为一种安全用具, 多是在临时接地短路中应用于已停电设备, 从而对高压设备进行停电检修等, 避免设备突然来电而威胁到人体安全, 便于断电设备剩余电荷的泄放, 因此接地线的安装在抢修工作中十分重要。通常绝缘杆越长及电压等级越高, 接地线的重量越重, 并且高度越高则越难用力, 导致高电压等级接地线的安装十分困难, 在一定程度上增加了设备的损伤风险。如果开发一种工具, 利用其进行接地线的安装工作, 则可促进工作效率的提升, 保证操作人员的安全。
1 倒闸操作及接地操作的基本要求
1.1 倒闸操作
倒闸操作主要是指将电气设备从一种工作状态转变为另一种工作状态, 既轻松又沉重、既复杂又简单, 如果操作不慎就会产生严重的后果。倒闸操作的重要凭证就是操作票, 它是以操作项目为依据, 按照相应的操作顺序和逻辑关系而编写成的“通行证”;操作任务涉及安全措施、二次设备和一次设备等;操作顺序需要在设备和操作安全的前提下进行, 确保审核的准确性, 按部就班进行操作, 严禁任何跳项或漏项等行为的出现。如果没有明确操作意图, 不熟悉操作设备, 都可能导致误操作事故的出现, 因此应该对接地隔离开关和临时接地线的拆除人员、安装人员、编号、组数、安装地点等进行正确检查, 以免漏拉接地隔离开关或漏拆临时接地线, 避免引发带接地线送电的恶性误操作事故。通常倒闸操作需要在操作人和监护人共同配合及监督的情况下进行, 并且监护人需要具备丰富的经验, 相对较为熟悉设备, 忌妄言下令;操作人不能盲从, 需要结合自身的专业实践来开展相关的工作。此外, 相关部门需要高度重视管理制度的完善, 保证物防、技防和人防等的完善, 充分发挥工作人员的主观能动性, 避免恶性误操作事故的发生。当然进行相对复杂的倒闸操作任务时, 需要将送电和停电的操作顺序进行正确反映, 这样可以避免因调度单位改变顺序而导致操作票的作废, 减少重新开票延误的送电及停电操作时间。
1.2 接地操作
接地的目的是避免工作场所停电设备因突然来电而威胁工作人员的安全, 能够将断开设备中的感应电荷与剩余电荷加以放尽, 确保电气设备的安全工作。一般来说, 停电设备可能会出现感应电压, 或是需检修部分不相连且出现在不同电气上, 这时需要进行接地操作或电接地短路检查。接地操作有以下要求:
(1) 接地操作过程中, 需要先验电, 保证无电压方可安装接地线或合接地刀闸。
(2) 安装临时接地线前, 需要对带有电容的设备进行多次放电。
(3) 合、分接地刀闸时, 如果机构出现卡涩情况或合、分不到位, 需要及时停止操作。
(4) 装设接地线必需要将相应的接地设备安装在专门接地桩上, 然后与导体端进行连接, 并严格按照一定的顺序进行拆除工作, 装设接地线过程严禁使用金属材料梯。
(5) 接地线的安装工作需由两人进行, 如果是单人值班, 只能利用绝缘棒合接地刀闸或接地刀闸进行接地, 同时拆、装接地线时需要戴绝缘手套或使用绝缘棒。
2 倒闸操作中接地线安装的现状及注意事项
2.1 现状
当前许多接地线都是利用绝缘操作棒在引线上直接挂上线夹, 然后拧紧线夹, 借助线夹和接地线连接实现设备的接地。表1是某变电站220k V设备在2012年上半年的接地线安装数据统计表, 可知在三种不同类型的接电线安装中, 相较于圆弧型和水平型而言, 垂直型更加耗时, 并且时间越长则难度越大。
一般来说, 如果选用相同的工具技术, 统计数据存在明显的差别, 这说明引线的种类会在一定程度上影响接地线的安装, 三种引线的接线方式如图1所示。
值得注意的是, 接地线夹需要绝缘操作棒的螺栓与线夹上面的螺母相互配合使用, 如果拧动绝缘操作棒时螺栓与螺母没有压紧力, 则接地线夹在接地线牵扯与自身重量的作用下, 会随着操作棒的转动而出现歪斜与滑动, 导致拧不紧、碰伤导体、接地线夹脱落等情况发生, 从而影响接地的可靠性与安全性, 致使操作人员出现疲劳使用的情况, 无法保证操作的连续及顺畅。
2.2 注意事项
(1) 接地后需要做好相关的记录工作, 及时按值移交, 避免出现带地刀送电现象。
(2) 严禁带接地线合开关以及带电挂接地线。
(3) 安装地线过程中, 需要合理使用专用线夹, 做到对地有效接地, 避免接地失效而导致安全事故的发生。
(4) 按照正确的顺序进行接地线的安装工作, 防止因突然来电而威胁工作人员的人身安全。
(5) 选用与规定相符的地线进行接地, 确保接地的有效性。
(6) 接触接地或接地时, 应对设备的位置和双编命名进行认真核对, 避免误挂接地线或误合接地刀闸。
(7) 验电后需及时接地, 防止因间隔时间过长而突然来电。
(8) 接地之前需要对设备进行验电, 防止带电挂地线或带电合接地刀闸。
3 倒闸操作中接地线安装的技术方法
3.1 安装方法
从上述的分析中可以了解, 水平型的引线具有最为理想的效果。图2为操作杆的受力分析图, Q为支撑点到n的力矩, L为支撑点到N的力矩, n与g为作用在接地上的有效分力, f与g为接地棒上的分力, g为操作人力, N和G为作用在接地棒上的有效分力, F和G为接地棒上的分力, G为铜线重力。
在接地线牵引的作用下, 操作棒的一段与操作人手中握住的支点可以形成杠杆, 如果操作棒匀速上升, 则f=F, 可得出, sin2θ属于递增函数, 并且g与θ值成正比关系。根据图1可知, 如果引线属于水平型, 当θ=0°时g为最小值。
如果设备采用水平型的引线, 则可有效解决接地线的安装问题, 但是由于设备和母线的位置限制, 采用水平型的引线缺乏可行性;如果利用“人”字型的引线连接方法, 延伸一小段引线, 并且固定的挂接点选用硬度强的金属导体, 使导体与地面水平, 这样可获取一定的水平型引线, 以此满足相关的标准。当然在实际操作时可以在引线连接金属接线板和设备上安装延伸的金属导体, 然后将其与导线相连, 在此基础上将其固定在接线板上。
3.2 预夹紧装置的运用
将预夹紧装置加装在接地线夹上, 然后在接地导体上固定接地线夹, 拧动绝缘操作棒, 以此保证导体与接地线夹之间的紧密及可靠。一般预夹紧装置包括退出机构、释能与保持机构、弹簧储能机构, 组成部分涉及弹簧、转销、滑板、卡板、扣板、固件和拉柄等。使用接地线之前需要压缩弹簧储能, 然后在接地导体上卡入接地线夹, 将绝缘操作棒向前推, 这样可以保证导体与接地线夹之间处于平直的理想状态;同时沿着顺时针方向拧动操作棒, 可以有效紧固导体与接地线夹, 保证接地的可靠性及安全性。解除接地过程中则需要按照逆时针方向动操作棒, 这时退出机构可以扣住滑块上的扣板, 然后向后运动, 松开接地线夹后可取下接地线。图3为预夹紧装置的等视图。
首先, 预夹紧装置使用前需储能, 储能过程如下:利用拉柄拉动杆, 让滑板向后滑动经过弹簧和压缩弹簧, 然后对复位板进行下压, 使其与卡板之间互锁。其次, 装置使用时释能, 即使用绝缘操作棒推动滑板, 这样滑板上固定的卡板会与复位板相脱离;同时在弹簧和弹簧的作用下, 滑板与固件会将接地线夹固定于导体上;然后按照顺时针的方向拧动操作棒, 线夹与滑块的运动呈咬合方向, 并夹紧二者之间的导体, 在此基础上扣板可带动卡板, 越过卡口位, 实现接地的目的。最后, 装置使用后解除, 过程如下:按照逆时针方向拧动操作棒, 让滑块向后运动, 这时扣板可以拉动卡板, 并及时松开滑板, 退出预夹紧装置。
4 结语
在变电站倒闸操作中安装接地线时, 可以对预夹紧装置进行加装, 向前推动绝缘操作棒, 这样装置可以瞬间夹紧导体, 使接地线夹牢牢固定于导体上, 并与导体呈平直姿态, 避免接地线夹出现歪斜和滑动、脱落等情况, 增强接地的可靠性和安全性。同时这种技术方法具有简单的结构, 方便维护, 可以分步骤进行, 操作人员不需连续进行操作, 降低了工作强度, 提高了工作效率, 保证接地棒的安全可靠使用。
参考文献
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变电站二次系统防雷技术 篇8
关键词：变电站二次系统,防雷,SPD
0 引言
随着科技的发展,大规模集成电路广泛应用于变电站二次设备,系统集成度越高,电路就越复杂,电子元件工作电压就越低,对工作环境要求也就越高。变电站本身的电磁干扰源较多,从化的变电站多建于山区丘陵地带,土壤电阻率较高,并处于雷雨多发地,因此对站内二次设备的防雷击和防电涌侵入显得尤为重要。从化供电局所属的变电站就发生过多起因雷击导致二次设备元件损坏,影响二次系统正常运行的事件。
1 雷电对站内设备影响的形式
雷电对二次设备的影响基本可分为3种:直击雷、感应雷及瞬态电脉冲。
1.1 直击雷
直击雷是指雷电直接击在人体、建筑物或设备时,其强大的电效应、热效应和机械效应等造成建筑物和设备损坏以及人员的伤亡。
变电站有较完善措施防直击雷措施,控制电缆和信号电缆都从电缆沟进入控制室。直击雷对二次设备影响最主要方式是通过电源途径进入,雷击10kV线路,通过站用变、交流系统,经过多级避雷器削峰,电压幅值大为下降,但由于雷电波的电压、能量极高,仍可能以幅值相对很高、能量较低尖峰脉冲的形式进入220V交流回路中,导致设备受损。
1.2 感应雷
感应雷虽然没有直击雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多,主要针对站内二次设备。从我们所掌握的情况来看,主要是站二次设备的通道端口、电源模块等容易损坏。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对大地放电时,在信号电缆、控制电缆、设备间连接线产生强烈的电磁感应,尤其是避雷针将强大的雷电流引入大地时,产生强烈电磁感应,进而损坏电子设备。
1.3 瞬态电脉冲
进年来,由于微电子广泛应用于电力二次监控、保护、计量、通信等设备,雷电浪涌对设备的危害越来越明显。电子元件内部结构集成度越高,耐压、过电流能力就越低。变电站二次回路越来越复杂,雷电浪涌进入途径增多,瞬态电脉冲既可能从电源线或信号线进入二次回路使电子设备损坏,也可能使信号传输波形变型,产生误码,影响传输的准确性和传输速率。
瞬态电脉冲主要包括下面几个方面:由于系统长时间运行,形成静电感应过电压;一次线路电网电压波动,周围瞬间交变电磁变化,对二次线路进行干扰,产生干扰脉冲;主变等设备的高频干扰源;一次线路开关频繁动作或二次主电源开关操作,产生的过电压。这些瞬态电脉冲的能量很低,只相当于或低于一枚摔响鞭炮的能量,但尖峰电压很高,有的高达1kV以上,对于高度集成的电路芯片而言,其抗干扰能力是非常脆弱的。
2 二次设备防雷的措施
二次设备的防雷措施必须从接地、均压、屏蔽、限幅、隔离等多个环节综合考虑。
2.1 接地
二次设备的接地可分为逻辑、信号、保护、防雷、屏蔽接地等,但在变电站中,不可能分别为其设立独立接地系统,要求共用同一接地系统,这时,接地电阻越小越好。根据广东电网公司《变电站二次系统防雷接地规范》的相关要求,变电站二次系统接地电阻应满足以下公式:R≤2000/I。
按自动化系统接地要求,接地电阻低于0.5Ω。
考虑到雷电引起瞬间电流较大,变电站二次系统的接地引线的线径必须足够大,具体做法是:从变电站一次地网的接地点敷设至少2条独立地线到主控楼,采用直径16mm的热度锌圆钢或50×5镀锌扁钢;二次系统的所有屏柜内应设置专用的接地铜排,其截面不得小于100mm2,且屏内的接地铜排应就近用不小于50mm2的铜导线接到二次接地铜排上,屏柜内各种设备的接地线就近引接至屏内的接地铜排。
2.2 均压
在主控楼外,为了减少二次系统由一次设备带来的感应耦合,二次电缆尽可能离开高压电缆和暂态强电流的入地点,并尽可能减少平行长度。高压电缆和避雷针往往是强烈的干扰源,因此,增加二次电缆与其距离,是减少电磁耦合的有效措施。电流互感器回路的A、B、C相线和中性线应在同一根电缆内,尽可能在小范围内达到电磁感应平衡;电流和电压互感器的二次交流回路电缆,从高压设备引出至二次设备安装处时,应尽量靠近接地体,减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。
站内二次设备的等电位(均压)连接,是减小站用交直流电源、监控、保护、计量、通信各设备装置之间的电位差,保持各设备系统安全、稳定运行的必要条件,具体做法是:在主控室电缆层敷设环形接地母线,环线接地母线应采用5 0×5的铜排,铜排连接截面不小于9 0 m m 2;所有屏柜内设备的金属外壳应可靠接地,屏(柜)的门等活动部分应与屏(柜)体良好连接。
2.3 屏蔽
屏蔽的目的为了保证控制设备稳定可靠的工作,防止寄生电容耦合干扰,保护设备及人身的安全,解决环境电磁干扰及静电危害。各种功能的接地既相互联系,又相互排斥,瞬时干扰及接触部分产生电磁波会给信号线带来辐射噪声,引起误码和存储器信息丢失,所以要注意信号电路、电源电路、高电平电路、低电平电路的接地应各自隔离或屏蔽。
控制室应尽量利用建筑物钢筋结构与地网连接,形成一个法拉第笼;控制电缆和信号线应采用屏蔽电缆,屏蔽层两端要接地;对于既有铠装又有屏蔽层的电缆,在室内应将铠装带与屏蔽层同时接地,而在另一端只将屏蔽层接地;电缆进入控制室内前水平埋地10m以上,埋地深度应大于0.6m;非屏蔽电缆应套金属管并水平埋地10m以上,铁管两端也应接地屏蔽;架空音频电缆的牵引钢丝两端应进行接地,最大限度地减少引入高电压的可能性。
2.4 限幅
限幅是在电源和信号回路与接地间安装防雷器以限制电压幅值,起着分流的作用,将雷电流分流到大地,避免侵入二次设备电路。
在正常情况下,防雷器处于高阻状态,当被保护回路受雷击或感应出现瞬时脉冲电压时,防雷器立即在纳秒级时间内导通,将该脉冲电压短路到大地泄放,从而达到保护连接设备的目的。但该脉冲电压流过防雷器后,防雷器又变为高阻状态,从而不影响设备正常运行。
根据国标规范《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004,电力二次防雷要求电源具有3级防雷保护设计,这是针对需要保护的设备前端,对侵入的雷电感应源进行3级分流,将过电压限制在设备能够承受的安全电压范围内,而非跨屏柜安装3级,否则的话,处于第1级与第2级之间的电力二次设备将得不到真正的保护。
比如,站用交流电源有环境监测装置、直流开关电源有开关电源模块、二次设备有微机装置等,都含有微电子元件、集成电路。因此,3级防雷措施应在站用交流电源前端设计安装,在直流开关电源、二次设备考虑的只是更加精细的保护措施,如图1所示。
另外,国际标准《灵敏电子设备供电和接地推荐规范》IEEE1100-1992 The Emerald Book提到过电子设备的安全耐受冲击电压峰值相关要求,把它做为防雷设计依据是非常有必要的。IEEE 1100-1992《灵敏电子设备供电和接地推荐规范》规定:电子设备的的安全耐受冲击电压峰值是其有效工作电压峰值的2倍。电力二次设备交流电源基本是用220VAC(三相380V,相线对零线、地线也是220V电压),因此,用于保护电力二次设备交流电源的防雷产品,其限制电压确定在220V±10%××2=684V(10%为电压波动范围)以下,对设备而言,保护才是安全的。
2.5 隔离
保护与自动化系统、自动化与通信等接口环节都必须有防护措施,抑制传输过程中产生的各种干扰,才能使系统稳定可靠运行。
(1)电源部分使用逆变电源或直流电源。
(2)对于数字输入信号,大部分都采用光电隔离器,也有一些使用脉冲变压器隔离和运算放大器隔离;对于数字输出信号也是主要采用光电隔离器。
(3)对于模拟量输入信号,可采用安装音频隔离变压器、光隔离器等进行隔离。
(4)对于计算机网络接口,可以采用专用的网络防雷器,距离较远或不同室之间通信应尽可能采用光纤进行传输。
3 自动化系统防雷电过电压体系设计
自动化系统雷电过电压保护设计,应根据变电站自动化系统设备安装的具体情况,确定被保护对象和保护等级,做到统筹规划、整体设计。
3.1 一般规定
(1)与自动化系统相连的电力电缆、通信缆线应采用金属屏蔽电缆或敷设在金属管内。
(2)应注意对电涌保护器SPD(Surge Protective Devices)的合理设置,其保护水平应小于被保护设备的耐压值,以达到逐级保护自动化设备的目的。
(3)SPD的接地线应尽可能短。
3.2 SPD的选择
选用SPD时,必须考虑变电站供电电源的不稳定等因素,对SPD的标称导通电压、标称放电电流、冲击通流容量、限制电压、残压等参数,根据工程的具体情况进行选择。
3.3 电源用SPD
变电站采用的电源SPD,应具有劣化指示、损坏告警、遥信、过热和过流保护等功能,响应时间小于30ns。限压型SPD一般由氧化锌压敏电阻(MOV)或半导体放电管(SAD)等元器件组成。根据电力系统的特点,对常规SPD作了改进,充分利用气体放电管GDT、氧化锌压敏电阻MOV和瞬变抑制二极管TVS的优点,通过电路组合方式,解决MO V漏电流老化、气体放电管不熄弧等问题,实现全模式保护、低的限制电压、快速的响应时间。
交流220V电源采用标称放电电流20kA时残压不大于684V的SPD;直流220V电源采用标称放电电流10kA时残压不大于630V的SPD;直流24V电源采用标称放电电流10kA时残压不大于68V的SPD;直流12V电源采用标称放电电流5kA时残压不大于34V的SPD;直流5V电源采用标称放电电流5kA时残压不大于15V的SPD。
3.4 数据信号用SPD
数据传输用SPD的钳位电压应满足自动化设备信号传输速率及带宽的需要,对雷电响应时间应在10ns内,其接口应与被保护设备兼容,因此工程前应提供被保护设备接口的详细资料给SPD厂家。以神岗站自动化系统为例,同样是RS-485的串口传输方式,接口类型既有DB25,也有RJ11,为此分别选用了不同接口方式的SPD,其标称放电电流3kA时残压不大于24V。
3.5 GPS用同轴型SPD
同轴型SPD的频率范围满足G P S信号传输要求(GPS频率1575.42±3MHz):其插入损耗不大于0.3dB,驻波比不大于1.2,最大输入功率能满足发射机最大输出功率的要求,安装与接地方便,具有不同的接头,标称放电电流应大于15kA。
3.6 计算机网络信号用SPD
计算机网络数据线SPD应满足各类接口设备传输速率的要求,接口应与被保护设备兼容。以温泉、白兔站为例,选用了标称放电电流5kA时残压不大于25V的SPD。
3.7 接地的技术处理
根据《电力系统通信站防雷运行管理规程》DL548-94中附录A防雷技术标准及措施(补充件)的有关规定,完善变电站内设备接地。
4 结语
变电站二次防雷措施是属于预防性的措施,每当雷害发生之后,维护人员不得不频繁地抢修,甚至发生一次线路运行监控中断和高压跳闸,影响电力安全生产。在电网技术高速发展的时代,变电站运行设备的抗干扰、防雷击过电压能力已经成为影响电力安全运行、优质生产的重要因素,作为电网运行必要保证手段的变电站自动化系统对此要求更为突出。
关于变电站接地设施防雷工作探讨 篇9
[关键词]变电站；接地设施；防雷工作
不管是工业生产、农业生产，还是我们的日常生活都和电能有着密切的联系。在社会高速发展的今天，我们可以想象如果没有了电能社会将会是什么样。所以加强电力事业发展，保证电力系统安全可靠运行是构建和谐社会发展的前提条件。变电站作为电力系统中高效转化电能的基础性设施，基于变电站设备比较高大，尤其是一些暴露在自然环境中设备容易遭到雷电袭击，使得变电站的设备损坏无法正常工作，甚至导致整个电力系统无法正常运行，不仅给变电站直接带来巨大的经济损失，更会给社会生产企业、单位带来严重的经济损失。所以，我们应加强变电站接地设施防雷工作的探讨，认识到接地设施防雷工作的重要性。下文笔者将对变电站接地设施防雷工作进行探讨和分析。
1、变电站结构、作用、种类概述
1）变电站结构
变电站建筑物、变压器、电力网线路开关以及变电设施安全控制设备等共同构成变电站。变电站的各种设备和设施各自发挥自身的功能作用维持变电站系统的可靠性运行，确保变电站对电能调节和分配功能性的有效发挥。
2）变电站作用
变电站在电力系统中发挥着电压等级转化、调整电流强度、电能集中调整并分配的作用。一般，发电厂的电能通过高压线路传输到变电站，经变电站的变压器设备将高压电转化为用户需求的低压电。变电站在整个国家电网中占据着重要地位，担负着电能转化和输送的重要任务。随着社会经济建设的快速发展，社会各个领域对电能需求量的不断增大，变电站的建设规模和数量也随制扩大和增多，为了能够确保变电站在整个电力系统中功能性稳定发挥，那么必须要加大变电站技术的研发力度，运用先进科学的管理手段和方式使其安全可靠运行。
3）变电站种类
根据变电站安装位置可将分为：室内变电站、地下变电站和室外变电站；根据变电站功能性可将其划分为：加压变电站和升压变电站；从变电站的值守形式可划分为：有人值守变电站和无人值守变电站。
2、变电站接地设施工作原理
变电站接地设施指的是接地装置同变电站的设备、电路及大地等相连接进行保护变电站的各种设施和设备。接地设施同大地相连接时要确定接地设施同相连设备的导体电位，要保证导体电位要高于大地电位。所以。对于变电站接地设施的工作原理我们也可以这样理解为：他是一种连接导体，该种导体同变电站的电力设备或设施相连接保证变电站不受雷击破坏。
3、电站接地设施重要性
变电站接地设施是一种防止雷击对变电站设备、设施和变电站工作人员造成危害和伤害的基础性设施。变电站接地设施除了能够有效预防变电设备、设施等不受雷击外，还能对变电站重要线路、设备进行保护，防止其他因素影响变电站系统的安全、稳定运行。另外，变电站接地设施还能够有效地对电力设备、设施上面的静电进行控制，消除静电，为变电站系统提供了良好的运行环境。
4、变电站接地设施防雷工作需坚持的原则
1）自然接地原则
变电站接地设施在连接变电站电力设备或设施时尽可能采用同自然物连接为一体构成防雷体系。这样利于雷击电力的下泄；在变电站接地设施连接过程中应针对不同的连接对象采用不同的连接方式。比如，在变电站建筑物的接地设施防雷工作中，接地设施要同建筑物的钢筋连接；对于电阻过大的设施或设备，可通过人工接地体来补充，如采用等电位闭合环接地形式。
2）规范性原则
变电站接地设施防雷工程施工中应坚持技术规范性原则，根据技术规范要求保证防雷引下线连接同大地连接的质量。按照最短线路实现引下线同接地体连接。此外，在变电站接地设施施工时还需注意尽量不要将各个设施间设置为直角或者锐角的空间结构形式，避免感应电阻过大，影响接地设施防雷效果。
5、变电站接地设施防雷工作技术要点分析
通常而言，变电站所遭受的雷击形式主要有两种，一种是变电站的设备直接受到雷击；另一种是雷击电压变电站架空电路之上的雷电感应形成雷电波后通过线路将高压电流导入设备中，造成设备损坏。对于变电站设备直接受到雷击的这类危害，可通过设置避雷裝置的方式避免变电设备遭受雷击破坏。比如设置避雷针或避雷线等防护装置。这些防护装置主要是对雷电进行拦截并改变雷击方向将其引入地面。避雷针防护装置一般应用于小型变电站的防雷工作中。对于那些大型的变电站一般采用的是避雷针和避雷线相结合的防雷措施。通过避雷器对雷电电压的整合将雷电波降低到变电站允许的雷电波强度之内。同时也可通过过压保护方式来提高变电站各种电气设备的自身防护能力。
6、结语
总之，变电站接地设施防雷工作是变电站系统稳定可靠性运行的保障性工作。所以，变电站应认识到变电站接地设施防雷工作的重要性和接地设施施工过程中所要遵循的原则，结合变电站实际情况采用相应的接地设施防雷措施。同时还要积极学习和掌握变电站接地设施防雷技术，提升变电站接地设施防雷工作水平，为实现变电站系统的安全、可靠运行奠定基础。
参考文献
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浅谈配变电设备的防雷技术 篇10
进入夏季,中国便进入了雷电频发时节,北方地区大部分属于温带大陆性气候,气候较干燥,所以,一发生雷电天气,所造成的危害更为严重。有些地区的年平均雷暴日达到36.4 d,已经属于中雷区。随着电力自动化改造的深入,雷电对配变电设备的危害更加突出,配变电设备的防雷技术更加重要。下面通过对雷电对配变电设备造成的危害来分析配变电设备防雷技术的技术措施。
1 雷电对配变电设备造成的危害
1.1 雷电的直击和绕击
雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象。当雷云移动经过配变电所的时候,地电荷会导致突出物顶端电场畸变集中,造成直击或者绕击,这样会造成危险[1],雷击放电释放相当大的能量,瞬间产生猛烈冲击波,导致建筑物倒塌,或者造成配变电所电气设备损毁等多种危害。
1.2 雷击反应
雷电能够通过引下线被引入地下,由于大地存在电阻,这将会使地网的电位上升。雷电流能够沿着防雷系统中的引下线在泄放过程中,将在防雷系统中产生暂态高电压,如果引下线和网络设备的绝缘距离不够,而且设备与防雷系统不共地,将出现高压,发生放电击穿,导致配变电设备严重损坏,严重时危机他人人身安全。
1.3 雷电波侵入
雷电通过静电感应和电磁感应,很容易在电力线上感应出高电位,这些高电位便沿电力线运动,形成雷电波,并从电力线的负载保护地线入地,击穿设备。
2 配变电设备防雷技术措施
配变电站遭受的雷击是下行雷,主要来自2个方面:a)雷直击在变电站的电气设备上;b)架空线路的感应雷超过电压、直击雷超过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站[2]。因此,配变电设备的防雷措施十分重要。
2.1 变电站的直击雷防护
避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷损坏的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上,并安全导入到地中。安装避雷针时,对于110 k V及以上的变电站,可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上,使雷击所产生的高电位不会对电气设备造成反击事故。
2.2 变电站对侵入波的防护
在配变电设备的进线上安装阀型的避雷器,能够预防侵入波的入侵,保护配变电设备。阀型避雷器的基本元件是火花间隙及非线性电阻,现代情况下,阀型避雷器能够保护小型配变电器设备以及大容量的变电站的电气设备。
2.3 变电站的进线防护
对变电站的进线进行预防雷电的保护,主要的目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上的电压过高时,将有行波沿导线向变电站运动,线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多[3]。如果没架设避雷线,当靠近变电站的进线上遭受雷击时,流经避雷器的雷电电流幅值可能超过5 k A,必然会对线路造成破坏。
2.4 对变压器的保护
变压器的保护措施是在靠近变压器的地方安装避雷器,这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。在安装避雷器时,要使避雷装置尽量靠近变压器,并尽可能的减少连线的长度,以减少雷电电流在连接线上的压降[4]。避雷器的接线要与变压器的金属外壳连接在一起,这样做的目的就是使作用在变压器上的电压变小,这样相对减少了雷电对变压器的破坏频率。
因为雷击时,雷电坡陡度太大,为了防止这种现象的出现,可在离配电变压器一基或二基电杆处,把高压线路的绝缘子铁脚良好接地,这样在雷击时,雷电压击穿绝缘子对地放电,可避免避雷器、变压器直接承受陡度太大的雷电流,确保配电变压器安全。
2.5 安装避雷器的注意事项
2.5.1 避雷器安装之前要做好交接试验
避雷器被损坏后没有能够及时发现,在雷击的时候不能起到防雷的作用,雷电则会直接施加在配电变压器上,将会导致击穿烧坏。所以避雷器在安装之前,必须应对避雷器进行一次交接试验,避雷器的各种部件应完整无缺。在避雷器安装好之后,其上端接相线,下端接地保护线,之间的距离不能小于安装设计规程的规定;避雷器在运行中应定期进行巡视和检查,引线连接及接地是否牢固可靠。
2.5.2 避雷器接地引下线的要求
安装避雷器的接地引下线时要采用焊接或螺栓连接。引下线的选择原则:铜线不应小于16 mm2,钢线不应小于25 mm2。
2.5.3 接地电阻偏高,造成配电变压器损坏
根据规定,容量在100 k VA和以上的变压器,接地电阻不能大于4Ω,变压器每路出线重复接地点不能够少于3个,其接地电阻值不大于10Ω;容量100k VA以下变压器的接地电阻不应大于10Ω,每路出线重复接地点不能够少于3个,其接地电阻值不大于30Ω[5]。
2.6 变电站的防雷接地
变电站防雷保护的另一个方面就是,还要根据安全和工作接地的要求架设1个统一的接地网,并且在避雷针和避雷器的下面增加1个接地体,已达到防止雷电的目的,或者在防雷装置下安装1个单独的接地体,这样也能达到预防雷电的目的。
3 结语
雷电天气对配变电设备的危害极大,会造成设备击穿,严重时将损毁设备,同时也会对他人的人身财产造成危害。所以,为了避免雷电对配变电设备造成损害,加强配变电设备的防雷技术势在必行。
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