黄慧军

摘 要：变电站是电力系统的重要组成部分，对防雷击有较高的要求。一旦遭受雷击，变电站的电气设备可能会受到干扰或被损坏，因此，变电站防雷接地技术的运用尤其重要。简述了变电站遭受雷击的原因，详细分析和探讨了变电站防雷接地技术的相关情况，以期为日后的工作提供参考。

关键词：变电站；防雷接地技术；过电压；雷击

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.159

变电站作为电力系统中交换、集中和分配电能、电压、电流的场所，在给人们的生活带来便利的同时，也存在着一定的安全隐患。而雷电作为常见的自然现象，却时刻威胁着变电站的运行安全。一旦变电站遭受雷击，将会损害变电站内的电气设备，给区域供电带来不便，造成巨大的经济损失，而且还会严重危及国家财产和人们的生命安全。因此，做好变电站的防雷保护措施是十分必要的。虽然现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施，变电站的设备遭雷击损坏的概率比较小，但是，这种情况还是存在的。为了进一步降低这一概率，本文主要探讨了变电站防雷接地技术的相关内容。

1 变电站遭受雷击的原因

当电力系统正常运行时，电气设备的绝缘处于电网额定电压的作用下。但是，如果遇到雷击，供配电系统中某些设备承受的电压会大大超过正常状态下的数值。通常情况下，变电站遭受雷击主要有以下3种情况：①雷电直击于变电站设备上；②架空线路的雷电感应过电压或直击雷过电压导致雷电波沿线路侵入变电站；③通讯线路遭雷击侵入变电站电脑系统。

2 雷电系统防护

通常来说，地区发生雷击事件的频次与该地区所处的地理位置有很大关系，比如沿海地区雷击发生的频次要明显高于内陸地区，但无论是沿海地区，还是内陆地区，都要认真对待防雷击问题。当发生雷击时，大气层内会有强烈的电流通过，此过程中产生的热量和机械能如果直接作用于物体上，就会发生相当严重的问题，而且还会产生后续危害，影响人们的生命安全和财产安全。根据雷电发生作用过程的不同，雷击危害又可以分为感应雷、直击雷和雷电反击经过3种形式。经过无数人的努力探索，防御雷电的措施己经由原来的直击雷防护发展为现在效果更佳的系统防护。

3 接地装置

接地装置在变电站防护中发挥着非常重要的作用，只有合理安装接地装置，才可以将雷电所产生的电流引入地下，真正达到防雷保护电气设备安全的目的。

3.1 变电站接地设计原则

随着电力系统规模的不断扩大，对变电站接地系统的要求也越来越复杂。因为无论什么形式的雷电破坏防护，最终都要通过接地装置引入地下。因此，设置合理的接地装置非常重要，它直接关系着变电站人员和设备的安全。随着变电站多级母线接地故障电流的逐步增大，再加上标准与实际值之间的差别越来越大，在设计变电站时，如何满足电阻的要求则越来越棘手。在设计变电站的过程中，要遵循《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB 50169—2016），设计电阻，要将电阻R的阻值控制在5 Ω的范围内；对于重要的变电站，设备电阻要小于0.5 Ω。尽管如此，在使用接地电阻时，还要遵循以下3个原则：①尽量使用建筑物地基上的钢筋或者自然接地的金属统一接地，连接成接地网络；②以自然接地物为主，人工接地体为辅，外形尽可能采取闭合的环形；③单点接地，但要有统一的接地网。

3.2 接地装置的组成

接地装置主要由接地体和接地线组成。

3.2.1 接地体

接地体分为自然接地体和人工接地体。自然接地体是指利用大地中已有的金属构件、管道和建筑物钢筋混凝土而构成的接地体；人工接地体是指专门为接地而人为装设的接地体。在敷设接地体时，要注意以下几个环节：①处理接地体土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率，从而有效降低接触电压和跨步电压值。②接地体应符合热稳定校验和均压的要求。③接地体要考虑腐蚀的影响，采取相应的防腐处理措施。④为了减小外界温度变化对散流电阻的影响，埋入地下的接地体上部要离开地面0.8 m左右。⑤垂直接地体的间距应大于接地体长度的2倍，水平接地体的间距要大于5 m。

对于接地电阻，接地装置的电阻包括接地体和接地线的电阻。因为接地装置的电阻本身比较小，一般可以忽略不计，所以，接地电阻主要指流散电阻，其数值等于接地装置对地电压与接地电流之比。当有冲击电流经接地体流入地中时，土壤即被电离，而此时呈现的接地电阻被称为冲击接地电阻。一般情况下，接地电阻比工频接地电阻小。这是因为雷电冲击电流通过接地装置时，由于电流密度很大，使土壤中的气隙产生局部火花放电，相当于增大了接地体的尺寸，从而降低了接地电阻。

3.2.2 接地线

接地线是指电气设备接地端与接地体相连接的导体。明敷的接地线应标志清晰，涂15～100 mm宽度相等的绿黄相间的条纹；暗敷接地线入口处应设接地标识。接地线应采取防止机械损伤和化学腐蚀等情况发生的措施，比如采用涂防锈漆或镀锌等防腐措施。另外，接地线截面应符合热稳定校验。在变电站电气装置中，电气设备接地线敷设应符合以下要求：①接地线应采用焊接连接。当采用搭接焊接时，其搭接长度应为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。②用钢管作接地线时，钢管连接处应该保证电气连接的可靠性。利用穿线的钢管作接地线时，引向电气设备的钢管与电气设备之间应该有可靠的电气连接。③接地线与管道等伸长接地极的连接处宜焊接。连接点应选在

近处，并且当管道可能因检修而断开时，接地装置的接地电阻也要符合规定要求。管道上表计和阀门等处均应设置跨接线。④接地线与接地极的连接宜用焊接；接地线与电气设备的连接可用螺栓连接或焊接，用螺栓连接时，应设防松螺帽或防松垫片。⑤电气设备每个接地部分应用单独的接地线与接地母线相连接，严禁在一个接地线中串联几个需要接地的部分。

3.3 变电站的防雷措施

变电站遭受雷击时，有直接雷击和间接雷击2种情况，因此，变电站对雷击的防护也应从这2个方面入手。要想避免雷击，首先要避免雷电波的进入，还要利用保护装置（比如避雷器等）将雷电波引入接地网。在工作过程中，采取拦截导引等措施，可以改变雷击的途径。最常使用的接闪器有避雷线和避雷针。独立式避雷针适合规模比较小的变电站使用，但是，大型的变电站则需要在构架上安装避雷线、避雷针或者同时安装二者。安装时，要严格按照相关规范接引流线和接地装置。在变电站中，主要采取的防雷措施有以下3种：①安装避雷器。避雷器可以将入侵的雷电波降低至电气系统设备绝缘强度允许值以内。目前，我国使用最广泛的避雷器是以金属氧化物为主要材料制成的避雷器。②浪涌抑制器。浪涌抑制器采用过压保护，防雷端子等系列可以有效改善电气设备自身的防护能力，保护电气设备和电子元器件，使其不被击坏。其工作机理是，当发生雷击事故时，后台监控器可以显示电源防雷模块是否遭到损坏。浪涌抑制器一般安装在控制和通讯接口处。③接地线。接地线即接地体的外引线，根据其功能，可以分为主接地线、分接地线和电位连扳等，主要起保护和屏蔽设施的作用。变电站中防雷接地装置的接地线就是防雷接闪装置的引下线。

3.4 直接雷击的防护措施

直接雷击是变电站中遭受最多的一种雷击方式，也是对变电站危害最大的一种。应对直接雷击的措施有3种：①防止反击。为了防止雷电泄地时反击，避雷针接地引线和引下线入地点都要尽可能远离设备接地点。②装设集中接地装置。所有接地线都要接通总线地网，并在连接下加装集中接地装置，其工频的接地电阻不得小于10 Ω。③主控室和网络控制楼以及屋内配电装置要科学采用防直击雷措施。对于金属屋顶或者非金属屋顶，但是屋顶上有金属设备的建筑物，要把金属部分接地；对于钢筋混凝土式屋顶，要将钢筋焊接成网接地；对于非导电式结构的屋顶，可设8～10 m网络避雷带，设引下线接地。

4 结束语

综上所述，如今电力系统不断发展，雷击事故频繁发生，所以，对防雷接地技术提出了更高的要求。因此，需要加大对变电站防雷工作的重视，增强变电站的防雷能力，避免其受到雷击损坏。相关人员应针对变电站遭受雷击的原因，结合变电站自身的结构和运行特点，坚持防雷接地设计原则，合理使用防雷设备，科学设计防雷系统，应用可靠的防雷接地技术增强变电站运行的稳定性和安全性。同时，随着变电站的建设发展，还应该不断改进、完善现有的防雷接地技术，保证其始终具有较高的科学性和有效性。

参考文献

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[3]陳浩.浅析变电站防雷接地技术的应用[J].工程技术：引文版，2016（5）.

〔编辑：白洁〕