电力配电系统的防雷与接地技术

电力配电系统的防雷与接地技术

冯利军，肖东晔

乌兰察布电业局商都供电分局 内蒙古乌兰察布市 013450

摘要：为了减少因雷电而导致的电力设备损坏，避免直接和间接的重大经济损失，本文对配电系统的防雷与接地技术进行了深入的研究，首先先分析了防雷接地工作原理，然后概述了雷击对电力配电系统造成的危害，最后探讨了电力配电系统防雷接地技术的应用，以供参阅。

关键词：电力配电系统；防雷；接地技术

1防雷接地工作原理

防雷接地的设计是以雷击原理为基础，其设计的主要目的是通过人为设计使雷电产生的能量向大地泄入，对建筑物和用电设备达到有效的保护作用。由于受蒸发作用的影响，水分进入大气后遇到冷空气会凝结成冰晶，形成积雨云。随着大气运动的云层在此过程中会带上电荷，使大地和云层之间出现类似于电容器的带相反电荷的电荷感应，这些电荷量聚集到一定程度就会把大气层击穿，进而产生雷击。人们通过对该原理进一步分析设计出运用金属导体对雷电电流进行吸引的防雷接地设备，提前把接地网络设置在大地内部，电流通过网络向大地导入，达到减少建筑物遭雷电中较强电流破坏的目的。

2雷击对电力配电系统的危害

自然界经常出现的雷击形式主要有感应雷、直击雷和雷电侵入波等。若是动物或人遭受雷击，那么会造成严重的伤亡现象，而若是电力配电系统以及设备遭受雷击，那么会瞬间造成高压冲击，破坏设备和配电系统的绝缘层，造成短路甚至是爆炸等危险事件，同时也会导致大范围停电现象，对人们的用电稳定性带来不利的影响。因此，在电力系统设计过程中，为了能够有效降低雷击发生的概率和危害，必须要采取有效的防雷接地措施，常用的防雷接地设计包括接地体和接地引下线，而接地电阻的用处便是将雷击所产生的电流输送到土地中，避免这股电流对电力配电系统和人造成危害。

3电力配电系统防雷接地技术的应用

3.1配电线路接地

3.1.1高压线路接地

对于35kV的高压线路来说，在防雷接地中应注重防雷装置的选择。线路如果使用避雷线进行处理，则施工成本较大，对工艺质量要求较高，整体操作难度系数较大。对此，在输电防雷与接地处理中，可以对线路1-2km架设避雷线，以节约线路接地成本。在设计中还可在雷电活动频繁地区合理安装避雷器，有效防控可能出现的雷电问题。对于110kV的高压线路来说，此类线路通常划分到输电线路中，架线环境变化较大，在线路防雷接地中可在全线范围内设置避雷线，特别是在山区等环境恶劣的地区，可实施双层避雷架设。

3.1.2中压线路接地

对于10kV的裸线来说，在接地设计中避雷线的成本较高，架设难度系数较大，施工十分不便。对此，在线路设计中应尽可能采用避雷器替代。特别是在雷电现象较为普遍的地区，可根据外界环境与雷电情况重新设置杆塔位置，在特定位置设置避雷器，以此降低雷电灾害的发生概率。对于20kV的绝缘线路来说，在配电网建设中，闪络现象的发生概率不断提升，已对当前电网安全构成较大威胁，特别是在20kV绝缘线路中。当配电网雷电过压后，大气压中的电流放大，由此形成电弧放电，在此过程中线路很容易出现瞬间电弧电流，致使绝缘外皮穿孔。对此，雷电过压两相或三相间的闪络可形成短期金属通道，引发变电站跳闸，造成大面积停电。在对此类线路进行接地处理时，主要对以下问题进行控制：(1)对10kV线路中的绝缘子耐压水平进行提升，最好增加10kV线路中防雷绝缘子数量，从本质上提高防雷电的水平；(2)在多雷区域，可以适当设置一些线路避雷器；(3)在条件允许的情况下，可以安装避雷线；(4)适当控制闪烁路径，延长闪烁长度，减少电弧熄灭现象发生。例如，在导线与绝缘子相交之处可适当增加绝缘，采用常闪烁避雷器。

3.1.3低压线路接地

对于低压配电线路来说，电压分别为220V与380V。在接地过程中设计者应对接地电阻进行合理控制，确保电阻量小于4Ω，还要保障中性线在电源点接地，对分支线与干线终端进行处理，确保反复接地效果良好。此外，在低压接地中还应不断调整接地装置，确保电阻值低于10Ω，接地点数量超过三处；低压线路上的接地阻值应不超过30Ω，绝缘子铁角接地。

3.2变电所接地

如果变电所处于35kV以内，绝缘水平较低，应安装独立的避雷针，其主要是指不借助其他建筑物进行架设的专门杆塔上方安装接闪器形成的避雷装置，可有效预防和降低避雷针在雷击状态下对被保护物产生的反击放电概率，通常采用与被保护物相互分离的独立接地装置。如果变电所大于110kV，应具备较高的电压配置绝缘水平，在配电构架上直接安装避雷针，且高电位无法产生电气设备反击等问题。此外，还应将辅助装置安装在避雷针上，在连接接地网方面，接地装置与主变压器的接地装置之间应预留15m的距离，这样做可以在高电位避雷器接地装置发生作用后，使雷电顺着接地网传递到接地点中，保障进入的雷波在变压器接地处传播时，变压器中不会出现反击事故。

由于变压器的绝缘能力相对较低，同时又是变电所中的重要内容，因此应将避雷装置安装在变压器门型之上。由于配电装置与变电所出线首个杆塔较远，可将构架与避雷线相连，此时便可有效保护这段电线。与避雷针相比，此种方式更具经济性。因避雷线的两侧带有分流功能，如果出现雷击情况，电位提升的概率较小。对此，当配电装置超过110kV时，可向构架引入避雷线，当区域土壤电阻超过1000Ω/m时，应集中设置接地装置。当配电装置在30-60kV时，应确保当地土壤电阻率低于500Ω/m，这样便可向门型构架引避雷线，实现集中设置；当土壤电阻率在500Ω/m以上时，杆塔为避雷线的终止位置，可采用避雷针对变电所进行保护。此外，还可设置屋面避雷带。要求防雷建筑高度大于45m，沿着屋面周围敷设接闪带，将其设置在外墙表面或屋檐边垂直面上。在实际安装时，避雷带支架应采用镀锌角钢(L25×3)制作，利用专门的卡子做成卡箍安装。在支架上固定卡子，上口禁止与支架角钢封闭。避雷带应保持顺直，固定点支持件应固定可靠、间距均匀，各个支持件的垂直拉力超过5kg。屋面避雷带采用单z字搭接，长度为圆钢直径的6倍，上下搭接。伸缩补偿半圆面与天面垂直或平行；直线段的避雷带直接间距均匀，一般在0.5-1.5m之间，最好为1m左右。

3.3电缆接地

对于电压等级低于35kV的线路来说，通常在终端位置设置避雷器，并确保终端金属屏蔽与接地良好。在低于35kV的线路中，可采用自动重合闸，对于纯电路来说不应投运，而是应在混合电路下结合实际情况选择投运。对于110kV的高压电缆来说，可在终端设置避雷器，使线路防雷效果更加理想。但是，当电缆受到雷击时，金属保护套未接地的一端便会出现过电压，通常将保护套一端接地，另一端用保护器进行防雷保护。金属交叉处过电压时，可利用保护器Y0接线、Y接线、△接线达到防雷效果。

4结束语

雷电作为一种常见自然灾害，其对于电网具有较大的威胁，不但会影响供电稳定性，同时还会造成电力设备损坏带来较大的经济损失。因此相关电力部门应该根据实际情况制定针对性的防雷措施，对其进行合理的设计，最大程度的降低雷击损失，为供电系统顺利的运行奠定坚实基础。

参考文献

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[2]刘玉泉，张丽莎.关于电力配电系统中防雷与接地技术的探讨[J].科技资讯，2019(3)：114-115.