变电站防雷接地技术的应用剖析

变电站防雷接地技术的应用剖析

耿彩云

云南电网有限责任公司昭通供电局

摘要：近年来,中国经济的增长促进了技术进步,需要特别关注的是,对于自然因素中的雷电现象,预防措施仍然十分重要。尤其是在多雨地区和春秋季节,雷电频率增加,导致安全事故频发。雷击对电力系统安全稳定产生影响并严重危害工作人员的生命健康。因此,本文对变电站防雷接地技术及其应用展开了探讨,以供相关人员参考。

关键词：变电站；防雷接地技术；应用

0 引言

变电站在整个电力系统中扮演着极为关键的角色,不仅可以控制和调节电力参数,此外,变电站与电网设备之间存在着密切的关系。当遭遇自然灾害，例如遭雷击造成变电站损坏时，会直接影响到电网设备的正常运行，甚至引发停电和安全事故。所以，严格遵守变电站的雷电防护措施是必不可少的。为提高防雷工作重要性,技术人员应增加对防雷接地技术的研究投入,并结合实际环境巧妙应用技术,以避免变电站设备受雷击而受损。本文分析了常见雷击类型及其对变电站的影响,进而详细探讨了变电站的防雷接地技术,可为未来变电站防雷工作提供技术指导。

1 雷电的危害

考虑到雷电的特点包括强大的电流、高电压以及具有冲击力强等特征，它有可能对各种物体造成损坏。此外,雷电还会对物体的电性质和热性质等方面产生破坏。电气设备可能因冲击电压而损坏，进而导致发电机、电力变压器和断路器等电气设备受损,从而引发大规模停电事件。此外,绝缘受损可能导致短路、引发火灾或爆炸事故。另外,绝缘损坏后,高压可能会通过进入低压区域而提高触电风险。热性质的破坏作用体现在，直击雷放电引发的高温电弧能够立即引燃附近易燃物质,进而引起火灾。

2 变电站遭受雷击的原因

变电站运行时，其电气设备会受到电网的标准电压保护。然而，在雷电天气下，鉴于雷击可能会导致过电压现象，致使电力系统中某些线段的实际电压远高于正常工作电压，从而对变电站造成损坏。结合不同路径,变电站的雷击情况包括以下三种情况:

2.1直接雷击过电压

雷电击中变电站时，电气设备会立即产生巨大的雷电流和高电压，同时释放极大的热能,进而致使电气设备遭受严重破坏,使其无法正常工作。

2.2 感应过电压

当天气状况使得带电的雷云移动到架空导线的上方时，鉴于静电作用,架空导线会聚集各种不同线束的电荷。当雷云与地面发生放电时,架空导线会产生高过电压,对电网的顺利运行造成负面影响。

2.3 雷电反击

变电站在遭受雷击或过电压时会受损,并释放大量热量。没有适当的保护措施,这些热量会迅速释放,导致设备绝缘层损坏和安全事故。

3 防雷施工技术的重要性

3.1 增强变电站的安全性

在现代建筑施工中,钢构件和钢筋的重要性不可忽视。如果不及时处理好防雷接地保护问题,一旦遭受雷击,就会导致变电站的建筑结构中的金属构建受到严重破坏,影响了其力学性能,甚至可能导致金属构件变形或扭曲。因此,设置防雷接地系统以确保变电站结构的可靠性和安全性具有重要意义。

3.2 减少电气设备遭受雷电损害的概率

随着变电站的发展,自动化与智能化正逐渐成为主流。这意味着变电站内部使用的电气设备日益增多。变电站未采取合理的防雷措施,容易受到雷击打击,导致内部设备和电气系统受损。防雷接地技术的应用可以有效预防变电站的雷击,保护其内部电气系统,确保其稳定运行。因此,为保障变电站的顺利运行,需要采用适当的防雷接地技术。

3.3 确保人们的生命安全

如果变电站受到雷击,会威胁变电站结构的安全,损害电气设备,可能增加发生严重触电事故、人员伤亡或火灾等严重事故的风险。所以,建立科学有效的防雷电接地系统,可以保障人们的生命安全。

4 变电站的防雷接地技术应用

4.1 防雷接地装置的应用

4.1.1 防雷接地装置组成

通常,防雷接地装置由接地体和接地线构成。根据安装方式的不同,可将接地体分为人工接地体以及自然接地体。结合特定需求，人工接地体是以人工方式安装在地下的集电装置。与之相反，自然接地体利用地下的管道或其他导电装置来达成电流的疏通。为了确保接地体的接触电压有效降低,在接地体的设计和施工中,需要合理处理接地体周围土壤的质量,同时减少土壤冻结温度和土壤之间的阻力,保证接地体稳定运行并有效防止雷电造成损害。为此,选择接地体材料时应考虑其热稳定性。此外,由于地下土壤环境的潮湿以及长期埋藏导致的腐蚀作用,接地体应接受有效的防腐蚀处理以增强其耐久性。另外,地上环境的变化对接地体也会产生一定影响,因此,接地体的位置应选择在地下,且最好控制在1米以上。此外,接地体之间的距离也应符合相应标准。

4.1.2 接地线

接地线起到了将闪电引导至接地体的特殊通道的作用，为了防止变电站收到雷击的影响，通常采用导线来构建。布设接地线的方式主要有明线以及暗线。明线布设简单,只需在设计好的线路上进行标记;而暗线主要利用在地面入口处展开铺设，与接地体具有相似的性质,接地线也容易受到土壤腐蚀和外力破坏等因素的影响,为确保接地线的安全性，可采取适当的保护措施，例如涂覆防锈漆或进行镀锌等方法

,需要留意导线之间的连接方式。通常要求为扁钢宽度的两倍或者圆钢直径的六倍。而且，导线和管道还能够利用焊接方式予以连接,而管道之间可以利用导线进行连接。一般而言，常用螺栓来连接接地线和变电站设备，而接地体之间则通常采取焊接处理。

4.2 变电站防雷接地装置设计

使用避雷接地设备可以有效处理变电站雷击问题,同时提高设备的安全性。在设计避雷接地设备时,需要综合考虑接地体和接地线的各个因素,电阻需减小,防止过电压损害装置。在现有条件下,整体装置设计通常首先考虑采用统一设计的自然接地体,以实现闭合回路的接地方式,以吸收过电流。在确保每个接地点的前提下,努力形成统一的接地网络。

4.3 浪涌抑制器的应用

电流过大时,浪涌抑制器是一种在设备上安装的装置,又称防雷器,用于预防过高电压对设备造成损坏。它能够快速响应供电系统中的过流情况,为了确保变电站设备的可靠运行，可采用各种浪涌抑制器来调节电压和电流，既起到疏导作用，又保护设备免受损害,例如开关型、限压型和分流型。在正常运行时,开关型浪涌抑制器的电阻非常大，不能够使电流通过。然而，当遭受雷击致使过电流通过时，电阻会立即减小，能够吸收过电流。限压型浪涌抑制器的运行原理与开关型浪涌抑制器相似,但其电阻值在过电流通过时会非线性下降,以限制电压;分流型浪涌抑制器通常与被保护设备并联使用,通常断开时没有电流流过。当出现过电压时,抑制器会迅速切换成短路状态,将电压分流。

4.4 直接雷击的防护

直接雷击是指雷电击中变电站设备,造成过强电流作用,导致设备及导线受损。在设计防雷接地装置时,应尽量将接地体放置远离变电站,以防止过电流在传输过程中因装置原因产生反噬,最大程度地降低损伤风险。为保护特定区域内的防雷接地装置,并保障接地装置和接地线得到保护,需要建立统一的地下接地网络。而且,需要在变电站控制室增加防雷技术设计的一层。

5 结语

总之,对于变电站来说，安全问题极为关键。导致变电站安全问题的因素有很多,其中有一个无法控制的因素就是雷击。雷击不仅会导致变电设备发生故障,停止运行,可能会造成广泛停电，对人们的生命安全构成负面影响。此外，一旦设备和电力系统遭受雷击,其使用时间会缩短,功能严重下降,还会带来巨大的安全风险。因此,为了防止雷击对变电站设施造成破坏,并确保人员和财产的安全,我们需要设计防雷接地装置,有效地应对这种雷击危害。

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