浅谈变电站电气一次设备保护接地及防雷接地的实施方案及施工时注意事项

浅谈变电站电气一次设备保护接地及防雷接地的实施方案及

施工时注意事项

摘要：变电站电气一次设备能否稳定工作，取决于在变电站建设施工工程中是

否采取了保护接地与防雷接地等安全措施，本文对变电站电气一次设备保护接地

及防雷接地的实施方案及施工时需要注意的措施进行了讲解。

关键词：电气一次设备；保护接地；防雷接地

1 概述

电气设备外露导电部分需要采取相应的绝缘措施，保证变电站的安全，这就

需要对变电站一气设备进行保护接地。变电站设备发生故障时，故障电流会通过

大地形成通路，威胁人身安全，保护接地的主要功能就是提供一个安全通道，进

而消除电气一次设备对地电压和接触电压的危险性。雷电会对变电站电气一次设

备造成损坏，且能通过各种耦合途径或通过接地网进入二次回路，对二次设备构

成威胁。因此，电力系统一次设备的防雷接地同样非常重要。

2 变电站电气一次设备保护接地

2.1变电站一次设备采取保护接地的原因

我国的供电系统电源中性点往往采用的是不接地运行方案，使得三相对地电

容电流能够在平衡状态下正常工作，且三相对地电压均为相电压。如果接地相对

地电压为零，那么未接地两相对地电容电流的向量就与接地故障相相同。保护接

地是变电站电气一次设备不可缺少的安全措施，电气设备外露导电部分均需采取

保护接地措施，降低危险事故发生的可能性。当保护接地线上的对地电压升高时，接地故障电容电流从故障点经大地由线路流向电源。变电站接地电阻有严格规定，当单相接地故障电流超过限定值时，保护接地线上的对地电压就有升高趋势，一

旦超过安全电压，人身安全就难以得到保障。

2.2 变电站的保护接地方案设计

在变电站规模不是很大的时候，单相接地保护的设计可以忽略掉，可以采用

电压互感器与接地监视装置来进行单相接地报警，从而起到接地保护的作用。在

变电站规模较大的时候，除了可以设计电压互感器与接地监视装置进行单相接地

报警外，在电源进线处安装零序电流互感器也是一种常见的办法，变电站综合自

动化电源进线的保护装置一定要选择具有小电流接地选线功能的产品。在发生单

相接地故障时，就可以及时地检测出来，从而使工作人员能够根据检测结果制定

合理的解决方案。规模较大的变电站要严格按照相关标准和规范来进行接地保护

设计，选择零序电流互感器要考虑到其最大不平衡负荷电流的情况，这样才能在

实际应用中减少偏差。

2.3变电站一次设备保护接地施工中需要注意的事项

选择合适的变压器容量选择合适的变压器容量能够有效避免故障。变压器短

时过负荷允许时间是在选择变压器容量时需要重点考虑的。瞬间启动的最大电流

应该在变压器可以承受的范围内，单台大功率用电设备启动电流要远远超过额定

电流，通常为额定电流的6-7倍。

要想减小单相接地故障所造成的危害，可以合理地减小变电站的接地电阻。

变电站系统一般是设置在建筑物的内部，并与低压系统共用接地，这就使得接地

电阻能够达到1欧姆，从而大大降低故障发生的概率。

单相接地保护设计合理的话，能够在一定程度上将单相接地保护跳闸的灵敏

度及可靠性提升一个档次，从而有效控制单相接地故障的危害。这需要当地供电

部门的配合，积极提出改进方法。进行单相接地保护设计的时候要严格按照有关

电气设计规范来进行，减少故障危害情况的发生。

3 变电站电气一次设备防雷接地

3.1 变电站电气一次设备雷害来源

直击雷是指雷云对大地或地面上的物体直接放电的现象。雷直击时，雷电电

压高达数百万伏，瞬间电流可达10万A，一次雷电的放电时间虽然只有0.01s左右，但释放的能量却大得惊人，巨大的雷电流不仅会产生很强的热破坏效应，还

会引起显著的机械破坏。

感应雷是指直击雷发生时由于静电感应或电磁感应而产生的雷击，通常称二

次雷击。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但发生的概率较高。雷云通过静电感应，

在设备及线路中积累一定的与雷云极性相反的电荷，当雷云放电消失后，这些静

电荷突然释放，从而形成感应雷过电压

远处的落雷（有可能是直击雷也可能是感应雷）会在高压输电线路上产生过

电压，这些过电压以波的形式入侵发电厂或变电所，是威胁电力系统设备安全的

主要因素。

3.2 变电站电气一次设备防雷接地方案实施与注意事项

目前，发电厂、变电所的直击雷主要由避雷针（线）防护，110kV及以上线

路由架空地线保护，35kV线路由进线段保护；设计使用直击雷防护装置时，不仅要使被保护物处于它们的保护范围内，而且要注意防止雷电流通过引下线泄放入

地时，由于大地电阻及其自身电感的存在使其电位升高而对周围设备发生反击。

这些装置的使用使电力系统一次设备遭受雷电直击的概率很小；电力系统针对感

应雷的防护主要集中在线路上，主要有安装避雷装置、加强线路绝缘、装设自动

重合闸装置等措施，不同线路采取的防雷措施也不相同。目前，发电厂、变电所

在各级电压母线上都装有避雷器，能有效地限制雷电入侵波。

需要注意的是，一次设备的防雷措施与二次设备的防雷措施是密不可分的，

电力系统的二次设备通过测量、控制、通信线路及其他电缆与一次设备相连。雷

击不仅会对电力系统的一次设备产生较大的影响，而且还会危及二次设备的安全。所以一般需要将一次设备与二次设备的防雷方案当做一个整体，不能分开来单独谈。

4 防雷接地与保护接地的区别与施工注意事项

防雷接地其接地装置的形式和结构，与一般电气设备的工作或保护接地没有

什么太大区别，不同之处是：防雷接地是导泄雷电流入地的，工作或保护接地是

导泄工频短路电流入地的，工频短路电流远比雷电电流小得多，流过接地装置时

所产生的电压降也较低，不会出现反击现象。而雷电电流流过接地装置时的电压

降往往很高，会对某些绝缘薄弱点或绝缘间隙产生反击（就是由接地引线或接地

体向带电导体的反击穿或反放电）。由于避雷针、避雷线的反击现象特别严重，

因此，对其要独立设置接地装置。避雷器、放电间隙的导泄电流，一般都在电气

绝缘的耐雷水平之内，不会造成反击。因此，理论上可以与一般电气设备的工作

或保护接地装置合用，没有必要单独设置。但在施工过程中，为了安全起见，不

能把防雷引下线和保护引下线在地面上连成一体后与接地极相连，因为雷击时雷

电流通过防雷引下线入地的同时也会由PE线分流到设备上，工作人员触及会遭

到雷击。PE保护接地的引下线应该单独和接地极相连，PE的引下线和防雷引下

线相距越远越好，要求10m以上，雷电流沿防雷引下线入地后，让雷电流流散入地，就不会从PE线的引下线中扩散到设备外壳之上。