变电站防雷接地技术的运用探讨 李进

变电站防雷接地技术的运用探讨李进
摘要：改革开放以来，随着我国社会经济的迅速发展，社会用电量不断增长，电能质量要求也不断提高，对电力系统的稳定性与可靠性提出了更高的要求。

变电站作为电力系统中电压等级变换、电能集中分配的场所，对电力系统的稳定运行有着重要的意义，一旦发生故障将对电力系统的正常运行造成极大的影响。

我国疆域辽阔，部分地区雷电多发，成为变电站的重要安全隐患，变电站的雷电入侵，不仅将造成变电站内电气设备的损毁，还可能给区域供电带来隐患，造成较大的经济损失，因此做好电力系统中变电站的防雷保护工作十分必要。

本文主要针对变电站的防雷接地技术进行了简要的分析与阐述。

关键词：变电站；防雷接地技术；运用
1常见的雷电危害类型
常见的雷电危害有四种形式：第一种是直接雷击，这种雷击造成的危害主要是利用了电流自身的特性，在遭受雷击过程中因雷云产生的过强电流，直接造成电气设备损害。

第二种是感应雷击，这种危害下雷云是出于持续、集中电流放射状态，会在放电过程中发生静电感应与电磁感应，再作用到电气设备上就形成了感应雷击危害。

第三种是雷电直接产生的过电压，在雷击过程中，都会使电气环路产生过电压，这样过电压会传递给电气设备或用电建筑物，造成严重的破坏。

第四种是电磁脉冲辐射，雷云在持续放电过程中，电流的强度是不相等的，而且变化没有规律可循，雷电电磁脉冲以无线电波的方式感应到电子、电气设备的电源线、信号线、天馈线和进入室内的管道等，这种入侵很容易损坏相应的电子、电气设备。

2变电站雷击的主要表现形式
一般来说，在变电站正常运行的过程中，电网都会有额定电压对电气设备进行限压保护。

但由于在雷雨天气中，雷击造成的过电压现象，导致供配电系统中的部分线路出现电压过高的情形。

根据不同的电击途径，变电站的雷击情况主要有以下几种表现形式。

2.1直雷击过的电压
在雷电直接的击中到电力装置以后，会导致电气设备的局部有极大的电流与超高的电压，同时会释放极大的热量，这么大的热量短时间难以散发，就会直接的作用到电气设备，并且造成电力装置的损坏，影响变电站的正常运行。

2.2感应过电压
当雷区向架空的导线上方进行移动时，在静电感应的作用影响之下，就会使得架空导线上出现较多电荷的集聚。

一旦雷云对大地进行放电，就会导致架空导线上方出现极高的过电压。

这些过电压的出现同样会对电力网络造成严重的危害情况。

2.3雷电反击的出现
雷击建筑物时，会将建筑物的地电位抬升几万甚至几十万伏，对周围与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，巨大的电位差直接导致与大地连接的其他电气设备等发生放电，造成设备的损坏或损毁。

3变电站的防雷接地技术
3.1防雷接地装置
防雷接地装置是解决变电站雷电入侵的有效措施，通过接地装置的科学设计与合理布设，能够将雷电入侵产生的过电流引导至大地，从而避免过电压对电气
设备造成的损坏。

3.1.1防雷接地装置的组成
一般来说，防雷接地装置主要由接地体与接地线两大部分组成。

（1）接地体。

接地体分为自然接地体和人工接地体。

自然接地体是指利用大地中已有的金属构件、管道和建筑物钢筋混凝土而构成的接地体；人工接地体是
指专门为接地而人为装设的接地体。

在敷设接地体时，要注意以下几个环节：①处理接地体土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率，从而有效降低接触电压和跨步
电压值。

②接地体应符合热稳定校验和均压的要求。

③接地体要考虑腐蚀的影响，采取相应的防腐处理措施。

④为了减小外界温度变化对散流电阻的影响，埋入地下的接地体上部要离开地面0.8m左右。

⑤垂直接地体的间距应大于接地体
长度的2倍，水平接地体的间距要大于5m。

对于接地电阻，接地装置的电阻包
括接地体和接地线的电阻。

因为接地装置的电阻本身比较小，一般可以忽略不计，所以，接地电阻主要指流散电阻，其数值等于接地装置对地电压与接地电流之比。

当有冲击电流经接地体流入地中时，土壤即被电离，而此时呈现的接地电阻被称
为冲击接地电阻。

一般情况下，接地电阻比工频接地电阻小。

这是因为雷电冲击
电流通过接地装置时，由于电流密度很大，使土壤中的气隙产生局部火花放电，
相当于增大了接地体的尺寸，从而降低了接地电阻。

（2）接地线。

接地线是指电气设备与接地体间连接的导线，是引导过电流从电气设备流入大地的导电路径。

一般来说根据敷设方式不同，接地线可以分为明
敷与暗敷两种。

对于明敷的接地线，应当做好线路的标记工作，而对于暗敷的接
地线，应在入口处设置接地标识。

为了避免接地线收到腐蚀或破坏，一般多采用
镀锌、涂漆等方式，降低接地线发生机械损坏或化学腐蚀的可能性。

在进行接地
线敷设时，需要注意以下几个方面：一是接电线的连接应采用焊接方式，且当采
用搭接焊接时，搭接长度应为扁钢的2倍、圆钢的6倍；二是接地线与管道等进
行连接时宜采用焊接方式，且连接点应选择近处，并在管道阀门处设置跨接线；
三是接电线与电气设备间的连接可采用螺栓或焊接方式，而与接地极间的连接宜
采用焊接方式。

3.1.2变电站防雷接地装置的设计
防雷接地装置的设置对变电站的安全稳定运行有着重要的意义，因此要严格
按照设计规范完成变电站防雷接地装置的设计。

一般来说，变电站的接地电阻应
控制在4Ω以下，对于重要节点处的变电站，其接地电阻更要小于0.5Ω，除此之外，在进行变电站防雷接地装置设计时，还要注意以下几个方面：一是在条件允
许时优先选用建筑物地基中的钢筋或自然接地的金属进行统一接地，形成统一的
接地网络；二是在接地体选择时，以自然接地体为主，人工接地体为辅，尽量形
成闭合的环状接地形式；三是在保证单点接地的基础上，实现统一的接地网。

3.2变电站的防雷措施
（1）安装避雷针设备。

将避雷针装设在变电站上，能够防止变电站整体遭受雷击侵害，但避雷针的位置要进行合理的选择，尤其是避雷针、接地装置以及配
电装置之间的距离，要通过科学计算，使三者能够互补干扰，充分发挥出作用。

（2）安装避雷线。

避雷线的安装可以有效的保护变电站导线进出的部分，这样能够强化对主变压器的保护，防止雷击危害对主变压器造成的损坏，所以，在
安装避雷线时其位置的选择最好围绕主变压器，在其附近进行安装，这样的效果
最佳。

如果变电站使用的是35kV的线路，可以采用全线范围内安全避雷线的方式，降低雷击损害。

例如，某35kV电力线路的进出线长达1000m左右，在
1000m范围内进行避雷线装设，就能有效控制进出线的安全，降低其遭受雷击对
变电站电气设备造成的影响。

（3）安装避雷器。

雷电波的放射是从强到弱的趋势，所以在安装避雷设备后，雷电波的势能会逐渐减弱，但并不代表对变电站电气设备不会造成任何伤害，像
变电站中主变压器等自身绝缘能力差的设备，就经常遭受雷电波的损坏，所以，
为了降低雷电波的伤害，可以在绝缘能力差的设备安装避雷器加以保护。

3.3重点防护措施(直接雷击)
直接雷击是变电站中遭受最多的一种雷击方式，也是对变电站危害最大的一种。

应对直接雷击的措施有3种：①防止反击。

为了防止雷电泄地时反击，避雷针接地引线和引下线入地点都要尽可能远离设备接地点。

②装设集中接地装置。

所有接地线都要接通主接地网，并在连接下加装集中接地装置，其工频的接地电
阻不得小于10Ω。

③主控室和网络控制楼以及屋内配电装置要科学采用防直击雷
措施。

对于屋顶有金属设备的建筑物，要把金属部分接地；对于钢筋混凝土式屋顶，要将钢筋焊接成网接地；对于非导电式结构的屋顶，可设8～10m网络避雷带，设引下线接地。

④浪涌抑制器也称防雷器，是一种有效抑制过电压的过压保护方式，其一般装设于电气设备处，能够有效提高电气设备的防护能力，避免其
被过电压破坏。

当电气回路中突然出现过电流或过电压时，浪涌保护器能够在极
短的时间内对过电流过电压进行导通与分流，从而有效避免对电气设备的损坏。

根据工作原理不同，浪涌抑制器可以进一步细分为开关型、限压型以及分流型等
几类。

开关型浪涌抑制器在没有过电压时表现为高阻抗，而当雷击发生产生过电
压时瞬时变为低阻抗状态；限压型浪涌抑制器同样在没有过电压时呈现高阻抗，
当浪涌电压电流增大时，阻抗非线性减小；分流型浪涌抑制器与被保护电气设备
并联连接，在正常工作时呈高阻抗断路状态，而当雷击产生过电压时呈低阻抗短
路状态，从而迅速将过电流过电压释放。

结语
近年来，随着我国电力系统的不断升级，电网规模不断扩张，人们对电能质
量的要求也不断提高，雷击事故作为影响电力系统正常稳定运行的重要影响因素，做好其防护工作十分必要。

本文主要针对电力系统中变电站的防雷接地技术进行
了简要的分析，并对变电站的防雷接地措施进行了简要的阐述，相信随着防雷技
术的不断完善，变电站运行的安全性与可靠性必将得到进一步的提升。

参考文献
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