110kV变电站的防雷接地设计探讨于海宝

110kV变电站的防雷接地设计探讨于海宝

于海宝

（三峡新能源平泉发电有限公司）

摘要：随着我国社会经济的快速发展以及人民生活水平的稳步提升，电力在人们日常生活中的作用也越来越重要。人们的日常生活和生产都不开电，而作为电力系统的枢纽，110kV变电站也是交流中心，主要用于集中和分配电源电压与电流。因而，为了保证日常电力的正常供应，则110kV变电站的运行必须安全可靠。但雷电很可能会严重破坏110kV变电站中的电力设备，因此，在设计变电站的过程中，应加强对其的防雷接地设计，以便确保电力系统日常能正常运行。这对于人们的日常生活和工作至关重要。为此，本文主要探讨了110kV变电站的防雷接地设计。

关键词：防雷接地；110kV变电站；设计

在雷电灾害发生的过程中，电气设备中会进入强大的雷电流，进而在短时间内损坏设备，对电网的正常运行造成影响，甚至还可能会引发安全事故。而对于电网的正常运行，110kV变电站的作用非常关键。为了避免110kV变电站遭受雷电灾害，则应根据实际情况，认真分析设计防雷接地的方案，建立一个健全的防雷接地系统，以便能够及时将强大的雷电流导入大地，进而避免损坏电气设备。

1设计防雷

1.1避雷器的合理选择

在雷电灾害发生后，会在不同程度上，损坏110kV变电站。为了变电站电气设备不被损坏，则应合理选择并安装防雷设备，比如防雷及避雷器等，以减少雷电对设备的不利影响，将设备运行的安全性提高。在选择避雷器的过程中，应从110kV变电站的具体运行状态出发，全面考虑需要保护设备的实际运行方法及绝缘性，并认真分析当地雷电的发生概率及影响范围，再选择防雷设备。通常10kV以下的配电系统宜选用普通阀型FS；110kV变电站和3～220kV发电厂中的配电设备宜选用普通阀型Fz；220kV以下的配电系统宜选用FCZ型。此外，在安装110kV变电站的避雷设备时，避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

1.2避雷针

相关人员在设计防雷的时候，必须从本地雷电的具体情况入手，认真分析当地的雷暴历史数据。比如，在靠近沿海地区的某地，分析历史记录的资料内容后，发现该地区一年中通常会有40天的雷暴天气，它的雷电活动属于中等强度。接着，工作人员调查其平面设置，发现该地区的110kV变电站的长和宽分别为66m和63m，系统杆塔和门架构的高度均为10m。所以，可将变电站的高度确定为11m，35kV的系统杆塔和门架构高度确定为7m。该变电站选用的避雷针初步定为30m高，并用3支来对其主变、架构、通讯室和控制等进行保护。设计时工作人员是按高11米和7米来算的，就是为了使算出的避雷针保护范围更加准确。以下介绍计算避雷针保护范围的方法：第一，确定避雷针的高度和数量。第二，计算每支避雷针的具体保护范围。通常一支避雷针可以保护以下范围：如果被保护物的高不小于避雷针高度的一半，则可用避雷针的高减掉被保护物的高，然后乘以高度影响系数。对于高度影响系数，若避雷针不高于30m，则其值为1；若被保护物的高度比避雷针的一半要小，则应用1.5乘以避雷针的高，2乘以被保护物的高，再将算出的2个结果相减，之后再乘以高度影响系数，即为最终保护范围。

利用上述计算方法，结合最终算出的结果发现，用3支30m的避雷针完全可以保护该变电站的所有范围。

2设计接地

2.1接地保护的基本设计要求

①在设计接地保护的过程中，首先应考虑对人们身体安全的保护，即在全部的电气设备都必须设计接地装置，此外，还电气设备的外壳也必须接地。②对于各种电气设备，即使用途或电压不一样，也都应综合设计1个总的共用接地装置。③若接地装置在接地的过程中遇到了困难，那么工作人员则可以通过绝缘台来维护相应的电气设备，然而，需要特别注意的是，这时人们仅站在台上才会触及到未接地的那个危险部分。④针对电气设备，采用人工接地的时，应尽量将全部电气设备地点旁的对地电压均匀分配。对于接地短路电流较大的电气设备，必须设计环形接地体，再加装均压带。除以上这些外，在接地装置设计的过程中，工作人员还应尤其注意这一点，即工作人员必须充分考虑一年中都能保证接地电阻本身的具体要求值。

2.2接地网的布置

先确定地面扁钢尺寸，再布置接地网。变电站一般会配有水平接地以及垂直接地形成的一个封闭接地网，同事提供压力带。现以重庆某110kV变电站具体的接地网布置为例，来对设计进行相关说明。其布局参数具体为水平网格，矩形的垂直和水平分别为13m和16m，间距和地面深度分别约为5m和0.8m，网格外缘封闭，且外缘角制成电弧状，大于或等于压力带间隔半径的1/2，设置内部水平接地压力与站台入口为“上限”压力带。这些做法都必须在施工图中详细说明。垂直接地极的站立直径为50mm，且长为2.5m，而车间地面为0.8m，在顶部采用焊接接地。而间距应比接地极长的2倍大。大中型地网采用垂直接地，导致接地电网接地电阻的降低效果很小，即从2％降到8％。所以，本接地网仅能用于避雷针、主变压器及避雷器中，以扩大电流扩散影响，并集中安装接地，其余仅设计较少的接地电极。若测出的接地电阻过大，那么接地电极的地深高达数米甚乃至几米，以减少总接地电阻。为了将屏蔽减少，最好将深井接地电极布置在接地网四周。

3110kV变电站设计的防雷措施

如果变电站的电压大于或等于110kV，则配电装置均需要安装避雷针，可将一半的安装在架构上，并使避雷针保护线路连接配电装置门架结构，以实现防雷。在避雷针支柱周围的区域，还需要进行辅助集中接地装置的安装，并控制接地电阻在10Ω以下。使避雷针有效连接配电装置接地网，而且沿接地线控制距离在15m以下，以保证防雷效率。如果110kV变电站的作业会用到照明灯塔，那么也会需要针对灯塔采取防雷接地处理措施。在避雷针的安装过程中，使其免受雷暴直接破坏，进而将其应用的安全性提高。此外，还需要重点分析直击雷预防措施，使设计的防雷接地系统更加合理，特别需要将主控楼和屋内配电设施之间的防雷处理好，确保屋顶全部的金属结构均接地。如果屋顶采用钢筋混凝土结构形式，则应将其和钢筋进行焊接，并以此作为接地网，以便将雷电流导入大地，进而避免损坏电气设备。针对结构非导体的屋顶，宜设置避雷带，进而实现防雷保护。

4结语

综上所述，在电力系统中，110kV变电站的防雷接地设计至关重要。由于雷击是破坏变电站日常运行的关键因素，所以，为了避免雷击给变电站运行带来的负面影响，则在设计施工时，必须结合具体雷击，设计防雷接地方案。与此同时，在日常运行中，还应认真监控和维护防雷设施，尽量减小雷击给电网系统产生的负面影响，从而将电网运行的稳定性提高。

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