变电站的防雷接地技术 摘要:详细分析了雷击发生时，变电站电气设备可能受到的干扰和损 害，提出了在变电站设计时应采取的防雷保护措施。 关键词:变电站、雷击、电磁干扰、等电位、接地装置 1、提出问题 沿海地区的年雷暴日高，发生雷击事故的概率大。因此，在变电站的 设计过程中，为保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，优化防 雷设计方案，加强变电站的防雷安全措施，最大程度的减少雷击事故 的发生，有着极其重要的意义。 本文仅对变电站内的电气设备、控制保护系统的防雷保护、防静电和 防干扰屏蔽措施进行探讨。 2、接地装置 保护和屏蔽措施都要求有科学可靠的接地装置。 2.1接地体 接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地 体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。人工 接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。 接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土 壤性质。 垂直接地体之间的距离为5cm左右，顶部埋深0.5-0.8m,接地体与道 路或通道出入口的距离不小于3m,当小于3m时，接地体的顶部处应 埋深1m以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中 的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。 焊接部位应作防腐处理。 2.2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。 防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分 接地线采用多股铜芯软线。 3、防雷保护措施 防雷措施总体概括为2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。防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、 强度以及被保护设施的重要性、特点安装适宜的保护装置。 3.1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。 3.2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西方国家除用外，还在所有电 气装置上安装空气间隙，作为失效后的后备保护 3.3浪涌抑制器 采用过压保护器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。在重要设备的电源配入、配出口均应加装电 源防雷器，选用的电源防雷器具有远传通讯接点，接入后台管理机。 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。 3.4接地装置 独立避雷针要求单独设置接地装置；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焊接，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。 变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。 4、防雷电感应 现代变电站都有较完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭雷击损坏 的概率较小。但雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及 雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生 严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。个方面的影响：① 雷电流要通过站内接地网主要靠集中接地装置泄入大地，在地网上产 生一定的冲击电位，严重时会在一些部位产生反击，甚至产生局部放 电现象，危及电气设备绝缘；②雷电流通过避雷针的接地引下线入地 时，会在周围空间产生强大的暂态电磁场，从而在各种通讯、测量、 保护、控制电缆、电线，甚至户内弱电设备的部件上产生暂态电压， 影响这些设备的正常运行。 4.1雷击时暂态感应电压分析 雷击厂站有2种情况：①雷击站内的构架或独立避雷针；②雷击站内 所在建筑物的防雷系统。雷电放电会对周围空间，包括控制室内造成 传导或幅射的电磁干扰。在雷电波等值频率范围内，这些干扰主要是 电感耦合型的。从户外设备引入控制室的各种电缆、电线，在户外绝 大部分是走地下电缆沟的，雷电放电形成的空间电磁场对其影响不 大，这主要是因为线的走向与避雷针是垂直的。但在建筑物内走线时 就容易产生感应回路，而且这些回路的一端接入输入阻抗大的电子设 备，相当于开路，穿透建筑物钢筋水泥墙壁的电磁脉；中会在这些回 路中感应出幅值较高的暂态电压。雷击变电站内靠近控制室的避雷针 时，情况相当复杂，因为整个建筑物的各个导电构件，包括防雷系统、 水泥墙及地板中的钢筋、金属横粱等的影响都需要考虑。建筑物防雷 系统除避雷针外还包括由接地引下线、水平连接母线及引下线下的接 地装置构成的泄流系统。雷击时，雷电流经过离室内务回路相当近的 各接地引下线泄入地网，在各回路周围空间产生很强的暂态电磁场。 因接地引下线紧贴墙壁，故此时墙中的钢筋甚至墙上专门设置的屏蔽 网已基本不起屏蔽作用。因为只有处于非磁饱和状态的屏蔽材料才能 具备预期的屏蔽效果，而由于强辐射源离屏蔽层很近，若屏蔽层又不 是用饱和电平较高的磁性材料做成，则其屏蔽效果是很差的。另外磁 通也可以穿过较大的孔眼直接与较近处的回路耦合。 4.2防护措施 为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施：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。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。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。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。<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。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。 5、微机保护防干扰屏蔽措施 变电站的微机保护设备容易受到电磁干扰，由于受到电磁感应，在被 测信号上产生叠加的串模干扰由于受到静电感应、地电位差异的影 响，在信号线任一输入端与地之间产生叠加的共模干扰防干扰措施通 常采取屏蔽和接地相结合，将所有屏蔽电缆分屏屏蔽，用截面积<多 股铜芯软线作为接地线，分别与汇流接地母排电连接，汇流接地母排 与屏体绝缘，并采用单芯屏蔽电缆与室外接地体做一点连接。 6、结束语 根据防雷设计的整体性、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。对处在不同区域的设备系统进行等电位连接和安装电源防 雷装置及浪涌电压保护装置，使得处在不同层次的设备系统达到统一 的防雷效果变电站设计时应尽可能使象微波塔这样有引雷作用的建 筑物远离控制室和通讯室，特别是当其周围没有更高的屏蔽物时。建 筑物防雷系统，尤其是泄流系统的设计对感应电压的幅值有明显的影 响。在设计时应根据实际情况采用最优方案，尽量减少感应，同时也 要采取其他措施以保护敏感的弱电设备。 信息来源：电工技术张晓波

1在弱电设备间外部设置避雷针或避雷带，避雷装置引下线最好离开设备6米以上； 2将弱电设备装置的金属柜体接地，不设置单独的接地装置，其接地电阻小于0.5欧姆或者按照说明书要求的欧姆数