摘 要：作為現代電力系統的主要組成部分，變電站是多條線路、電力系統的中間環節和樞紐，一旦變電站遭到雷擊，則可能會導致大面積的嚴重停電現象，甚至會對整個電網形產生致命性的危害。對于變電站接地系統而言，其設計的合理與否關系著人們的生命和財產安全，尤其是近年來國內電力系統發展規模在不斷的擴大，變電站防雷接地系統設計變得更為復雜。本文將以某變電站雷擊事件為例，對變電站防雷接地設計方法、原則等進行分析，以供參考。

　　關鍵詞：電力工程論文,變電站,雷擊事故,防雷接地設計,研究

　　對于變電站來說，而且基于其自身特點的考慮，接地設計過程中主要包括工作、保護以及雷電保護等幾種接地類型。其中，工作接地就是電力系統中的相關電氣設備運行過程中，所需要的接地防護設計;對于保護接地設計而言，其主要是電氣設備金屬外殼、線路桿塔以及配電裝置構架等，因絕緣損壞一般會帶電，所以為有效防范危及人身財產安全而進行接地設計;對于雷電保護接地設計過程中，其主要是為雷電保護設備向大地有效泄放過電流、電壓而設計的接地。實踐中可以看到，變電站接地網安全與否，除對接地阻抗提出了較高的要求外，同時還對地網自身的結構、應用壽命以及接觸電位差和跨步電位差等提出了新的要求。變電站防雷接地設計，關系著整個電網系統的正常運行，同時也關系著人們的生產生活，因此加強對該問題的研究，具有非常重大的現實意義。

　　1變電站雷擊事件

　　近年來，隨著變電站及電網系統建設規模的不斷擴大，國內變電站數量不斷增多，實踐中會看到一些變電站遭雷擊事件。比如，2011年8月18日5時30分，110kV四川某變電站35kV線路因受雷擊線路造成保護裝置動作跳閘，同時跳閘的還有502、530開關，#547間隔內出現燒損現象。檢查#547開關柜后發現，斷路器燒毀嚴重，三相斷路器支柱絕緣子、絕緣拉桿均被燒黑，滅弧室上端接線處已被弧光燒融。 一次雷電襲擊事故中， 35kV的變電站避雷針遭直擊，該變電站中的全部變配電站綜合自動化，保護微機保護設備裝置電源板等，全部被雷電擊壞;此時，整個變電站系統處于無保護狀態。

　　事后調查發現，該變電站內的探照燈除少量安了附近的建筑結構上，其余多數均安在了設有避雷針的鐵塔結構之上。避雷針鐵塔上安裝的戶外照明探照燈電源，很容易導致戶內交流電源屏。當避雷針遭雷電直擊時，強大的雷電流會通過探照燈電源以及電纜，進而形成較強的電磁感應過電壓;這些電磁感應產生的電壓經過探照燈電源電纜等，直接進入到戶內的交流電源屏，同時變電站綜合 自動化裝置電源隨之引入到交流電源屏，進而導致變電站綜合自動化裝置電源置電源板完全受損。該起事故，造成了巨大的經濟損失，同時也影響用戶的生產生活。諸如此類的雷電事屢見不鮮，同時也為我們敲響了警鐘，要求在變電站防雷接地設計上多下功夫。

　　2變電站雷擊原因分析

　　基于以上分析，筆者認為各類型的防雷裝置均需可靠的接地措施才能充分發揮自身的作用和價值，因此接地設備自身的不可靠性，可能成為雷擊事故產生的最主要原因之一。同時，影響變電站接地網、裝置的因素也表現出多樣化的特點，具體可從以下幾個方面認知。

　　首先，變電站防雷接地設計方面，嚴重忽視了變電站地網電位的均衡性考慮。在變電站接地系統設計過程中，重點需要考慮的是如何才能有效的將接地電阻降下來，最大限度的減輕或避免接地電壓、以及跨步電壓等對人身造成的傷害。從實踐來看，由于變電站地網電流密度存在著分布不均、變電站所在地點電阻率不等以及設備地線過長等問題，因此在地網中還存在著一些局部電位差問題。通過均衡實驗發現，變電站接地故障位置的電位通常比地網邊緣電位要高一些。近年來，隨著電網系統的容量不斷增大，變電站故障電流也隨之增大，這將導致故障位置、主地網電位差增高，嚴重時可能會達到數千伏。該種現象的存在，可能會對直流系統、二次回路等產生非常嚴重的危害。

　　其次，變電站接地裝置施工建設過程中，可能會出現機械性的損傷問題，或者因電氣設備出現斷開現象而導致設備難以正常運行，加之防腐措施不到位，或者因沒有采取及時有效的防腐措施而導致主網受到嚴重的腐蝕，最終導致其分割和斷裂。同時，變電站施工過程中，可能存在著施工質量不合格問題，比如接地裝置敷設過程中的回填、埋設作業不到位，垂直接地體間距太小以及搭接面積明顯不足等問題，都可能導致變電站遭遇雷擊事故。

　　最后，變電站防雷接地體連接存在著問題，實行串接、或者經設備進行過渡連接，或者存在著的故障電流難以正常通過等問題。對于獨立的避雷針而言，由于設計集中接地設備、主網以及獨立避雷針網之間的安全距離明顯不足，而可能會導致雷擊事故。此外，中性點位置的引下線出現了不可靠接地問題，比如很多的110kV變電站中性點位置接地引下線均接在了一個點上，或者彼此距離太近。此時，如果連接線位置發生了雷擊故障問題，則變電站設備將會出現失地運行現象。

　　3變電站防雷接地設計原則和接地方法

　　基于以上對當前變電站防雷接地設計中存在著的主要問題及其成因分析，筆者認為實踐中若想有效避免或減少雷擊事件對變電站及電網系統產生的影響，應當堅持合理的接地設計原則和正確的接地方式和方法。

　　3.1變電站風雷接地設計原則

　　變電站風雷接地設計過程中，應當盡可能的考慮到防止轉移電位引發的危害問題，應當及時采取有效的隔離防范措施;同時，還要充分考慮短路現象發生時的非周期性影響等問題。接地網電位出現明顯升高時，要確保避雷器不能產生動作，而是應當采取有效的均壓措施和方法，對接觸電位差、以及跨步電位差要求進行計算，待施工完成后應當對其進行準確的測量、并在此基礎上繪制出準確的電位分布曲線圖。變電站防雷接地網設計過程中，應當盡可能的采用建筑地基鋼筋、金屬接地物進行統一連接地操作，并將其作為接地網。同時，應當盡可能的以自然接地物作為基礎，并且輔以人工接地體對其進行補充，以彌補其不足之處，而且要確保外形的閉合、或者呈環形狀。在此過程中，還要采用有效的統一接地網模式，采用一點接地模式進行接地設計。 　　3.2變電站防雷接地方法

　　對于變電站而言，除設計獨立的避雷針以外，整個變電站及電網系統的接地，比如工作、保護以及避雷器等接地，實際上共用主接地網。實踐中，如果變電站極限入地電流非常大，則接地電阻很難滿足計算值，此時接地設備在跨步電勢、以及接觸電勢等不超過允許范圍要求時，變電站的實際接地電阻應當嚴格按照設計要求布設。接地網接地電阻滿足要求以后，在變電站道路、地面位置進行高阻處理，敷設適當的瀝青底、或者碎石墊層，對混凝土地面進行硬化操作，可有效滿足接觸電勢、以及跨步電壓防雷之要求。

　　據調查顯示，當前國內變電站接地網采用的多是常規性的水平、垂直接地有機結合的復合型地網，而且接地網設在變電站之中。當變電站所在區域的土壤電阻率偏高時，采用常規性的水平與垂直接地有機結合的方式，接地電阻有可能會難以滿足實際要求，此時應充分考慮如果采用電解接地極以及填埋降阻劑等方式來實現降阻之目的。比如，采用降阻劑降租過程中，于水平接地網上有效的填埋適量的降阻劑，并在站內加打適量的10～30m左右的深井接地極，在其內部填上適量的降阻劑;在此過程中，深井的數量應當視實際情況具體確定，其主要優點在于接地網施工完成后，應用性能會非常的安全可靠。實踐中，變電站所處位置的土壤電阻率非常高時，如果利用鋼材布設復合地網的實際接地電阻仍不達標，則建議采用銅導體進行接地施工，雖然造價會高一些，但是在防雷害方面比較安全可靠。實踐中可以看到，為有效防范變電站遭受雷電的襲擊，目前常用的兩種方法是等電位連接和聯合接地。對于等電位聯結而言，其主要是指將變電站中的全部非帶電金屬導電物體連接在一起，將其有效的引向接地體;對于聯合接地而言，即變配電站統一采用了接地體，接地電阻值根據不同接地系統最小要求設計，以此來有效減少雷電的襲擊和傷害。當變電站采用統一接地體以后，防雷接地不再單獨的對接地體進行設計，表面來看好像非常的不安全，實際上是有科學根據的。比如，某次雷電發生時所產生的電流幅值是50kA，此時采用的是聯合接地，則阻值為4Ω，而且對地電壓應當在200kV作用。等電位聯結后， 變電站中的非帶電金屬導電物體對地電位同時升高200kV，各電源中性點會同時接在一個接地體之上，此時對地電位統一升高200kV。由此可見，彼此之間仍或保持原電位差不變，因沒有新電位差產生，所以也不會有靜電感應過電壓、電磁感應過電壓產生。

　　結語

　　變電站作為整個電網系統的樞紐，一旦遭到雷擊，則后果不堪設想。因此，實踐中應當加強思想重視和防雷接地設計創新，只有這樣才能確保變電站運行的安全可靠性。

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