220kV升压站接地技术研究

220kV升压站接地技术研究

王冉冉

山东新能电力科技有限公司  山东省济南市  250000

摘要：升压站接地网是风电场厂内非常关键的部分，其对于提升电力系统运行安全性、稳定性、经济性方面存在着直接的影响。本文考虑到风电场厂内土壤电阻率高、接地电阻较低的情况，进行全面的现场勘查，总结出有效的应对措施。

关键词：升压站；接地网；接地电阻；安全；稳定

风电场的升压站是风电站电能汇集的中心位置，对于提高电能输送的稳定性存在着重要的影响。而风电场通常来说，都是安装到位置相对较高的山坡山顶的位置上，土壤电阻比较高，极易受到雷击的危害。在有非常大的雷电流进入到用风电场时，会造成地表电位短时间内快速升高，雷电入地电流的冲击暂态时会给站内变压器等设备、人员造成非常大的伤害与影响，甚至危及人们的生命安全，所以风电场升压站应该设置必要的防雷接地设施，确保风电场可以安全、稳定的运行。

下面以某风电场220kV升压站为案例进行分析，了解当前防雷接地的问题，考虑到现场情况，总结出改进的措施。

1风电场220kV升压站简介

某风电场装机规模为40MW（单机容量2MW机组20台），其220kV升压站位于风机附近地势较为开阔山顶处，根据运行的要求设有电力变压器、GIS、无功补偿等设备。根据地勘报告计算得出，该升压站土壤电阻率为776.7Ω·m，并且雷电发生率比较高，受到雷击的概率是很大的，只要是出现雷击的事故问题，就会给内部设备、人员造成非常严重的伤害。

当前的升压站在GIS架构一侧设置有高度为35m的避雷针，具体可见图1，GIS架构高度尺寸为13m，设置到高压侧220kV出线端，和其他主要设备的设置间距控制在5m以内。

图1 GIS架构上的避雷针位置图

升压站的设备安装位置以及具体的接地电阻数据进行调查和分析，了解避雷针在直击雷防护中有些问题和不足，总结出具体的应对措施，以保证升压站运行的安全性。

2升压站防雷接地存在的问题

2.1避雷针的架设不符合规程的规定

按照我国的DL/T620—1997标准要求，发现土壤电阻率为776.7Ω·m，超出规定标准的限值350Ω·m，没有达到设计标准要求。因为升压站土壤电阻率较高，只要有避雷针中过大的雷电流进入到大地中，就会造成和升压站接地网连接的杆塔、变压器等设备中的电流会短时间内升高，高电位的出现直接导致线路、设备出现损坏的问题，设备安全性无法保证。

2.2避雷针与变压器、二次电缆沟距离太小

我国的国家标准中，规定避雷针与地网连接的起点位置，沿着接地线到主变压器和接地网位置上距离应该在15m以上。在本次检测中，发现两者距离只有11.3m，可见图2所示，完全没有达到标准和要求，所以容易导致变压器的损坏，引发电力事故。

图2升压站内各设备位置示意图

3改造措施

3.1拆除避雷针更换为避雷线装置

经过上文的分析可以发现，该避雷针的架设没有达到安全性的要求，所以容易给电力设备、二次电缆产生损害和影响，也会导致安全事故的发生，因此，需要拆除该结构。进行现场地形条件的勘察分析可以发现，升压站的东西两侧分别有高度为5m左右的土坡，在该土坡上分别设置一根高度为15m的水泥杆，两根杆之间设置一条长度为105m的避雷线，其下部设置有二次电缆沟和变压器、电抗器等设备，可见图3所示。分析水泥杆埋设深度尺寸为2m，避雷线中点弧锤的高度为2m，所以避雷线和地面的最近距离为16m，计算之后发现，避雷线能够有效的保护电力设备、二次点电缆沟，达到安全性的要求。

图3避雷线架设示意图

由于避雷针要比避雷线更加容易引起雷云和大地间电场畸变，所以设置避雷线装置可以降低雷击的发生概率，保障雷击不会产生严重伤害，确保设备、人员的安全性。避雷线两侧接地线直接通过水泥杆和大地连接，同时和升压站主电网连接，且保证避雷线的接地点与变压器电力设备、二次缆沟有超过15m的距离，保证运行安全性。

3.2施加降阻剂改善接地参数，优化冲击接地电阻

分析该升压站内保水性差、易干燥的特性，二次电缆沟与变压器等周边设置中，采用GPF－94高效膨润土降阻剂可以降低接地电阻，这种材料有着非常高的保水性与耐腐蚀性。在电力设备与电缆沟之间，开挖出图4中的沟槽，首先需要在底部铺设一层电阻率小的细土制作垫层结构，然后铺设一般降阻粉，并且把水平接地体直接铺设到降阻粉上，再把接地体连接位置焊接连接，然后另外一般降阻粉铺设到接地体表面，加水充分的搅拌处理，在上层填充且夯实处理。

图4降阻剂铺设示意图

接地体周边的位置上加入降阻剂之后，因为其保水性、耐腐蚀性的效果非常好，一方面可以增加接地体的有效运行的截面积，保证其均压的效果得到根本性的改善，避免跨步电压与设备接触电压的影响，也能够避免雷电流损坏设备，保障工作人员的生命安全；另一方面，接地体的径向尺寸有了很大的增加，且可以保证接地体的电压抖度减小，促进接地体的有效导电体面积增加，促进容性效应，促进冲击电位的增大，减小冲击接地电阻的影响，实现冲击电位的优化和改进，避免在防雷设备动作时，接地电位升高而影响电力设备的安全性。

3.3外引方形辅助接地网和风机电网连接

经过现场分析发现，升压站北部10m间距上有孔底，可以做为外延辅助地网进行设置，检测确定土壤电阻率为800Ω·m，虽然比较高，但是接地网面积有55600m2，形成了完善的接地网系统，降低升压站接地电阻，保证系统运行安全性。

4结语

结合目前的升压站变压器门架上避雷针设置的防护直击雷方面的问题，选择合理的应对措施，有效的降低升压站中变压器等设备接地点冲击电压，避免雷电流给设备产生严重的损害影响，切实提升升压站中人员与设备运行的安全性，这种方式可以有效的实现冲击电阻的优化设置，减小冲击电阻的影响，让雷电流快速通入到大地内。在具体的应用环节，土壤电阻率较大的风电场升压站可以根据该方案进行优化，提高防雷的效果和质量。

参考文献：

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