浅谈变电站防雷接地技术

2013-08-15张强

科技视界 2013年17期

关键词：浪涌电力设备外壳

张强

（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州121000）

浅谈变电站防雷接地技术

张强

（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州121000）

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从而采取基础性的保护措施，其目的是把由雷电产生的巨大雷击电流引导到大地中，进而起到保护变电站的作用。本文主要分析了在雷击发生的时候，变电站的电气设备有可能受到的干扰以及损害程度，并且提出了变电站在设计是应该采取的防雷保护的措施和接地方法。

变电站；防雷；接地

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）。