摘要：在电力系统中，变电站是非常重要的组成部分。变电站的正常运行不仅影响人们的日常生活，而且变电站接地系统也与人们的生命安全有关。随着中国经济和电力行业的不断发展，对防雷接地设施的需求越来越高。因此，研究讨论电力系统的防雷接地设计具有重要的价值和实际意义。本文通过以防雷接地技术的重要性为基点，分别从防雷接地概述以及防雷接地设计的措施等方面进行分析探讨，以期为后续相关工作起到参考作用。
关键字：电力系统；变电站；防雷；接地
1、雷电入侵的主要途径
1.1、雷电直接击中变电站电子设备
传统的变电站电子设备有极端保护系统与各运动设备，这些系统在设计时考虑过避雷措施，因此受到雷击的可能性比较小。随着变电站中智能系统的应用不断深入，其在传统设备的基础之上进行了改造和引进，因此在进行设计与施工时都忽略了防雷措施，导致这些设备很容易遭受雷电的暴击，导致与其相连的一系列设备受损。
1.2、通过电源侵害电子设备
变电站电力线路可以连接到变电站的雷电过渡部分的设备，雷电如果击中电源线就会通过与电源相连部分进入到二次回路中，瞬间高压过程将直接影响到二次设备。例如，以最大电流陡度为100KA/us计算，设置单引下线长度为10m，电感电压下降将达到1MV以上。变电站在实际运行中会产生电力损耗，所以电压将低于理论值，也容易导致变电站大部分设备损坏。因此，为防止雷电通过电源线损坏二次回路，连接设备是变电站防雷工作的关键任务之一。从一般设计的角度来看，变电站设备已经终止了二次电路损坏的可能性，但由于需要对原设备进行重新设计和改造，电源线超出其原有设计范围。一些其他违规事件对变电站电力线路的雷击造成的影响，从而破坏变电站二次回路设备。
1.3、感应雷侵害电子设备
雷电会将电流导入大地后进行释放，在这个过程中会形成一个快速变化的运动磁场，该磁场会引起其相邻部分的弱电电缆及电源线等相对切割磁力线，产生感应高压，并会产生90KA/us的电流陡度，当其环路到达10M时，瞬间就可以产生高达千伏的感应电压。高压会随着线路来传输，并且击毁与线路连接的变电站设备。目前变电站二次回路的电缆多数采用的都是电缆沟内铺设方式，一些电缆直接在建筑物表面铺设，因此很容易形成过压导致设备被破坏。
1.4、高压反击雷对电子设备的侵害
为了对变电站设备进行防雷电侵害，很多变电站都设置有避雷针，为了通过避雷针尖端引雷并且将其通入大地，以免雷电击中变电站设备。由于地面有阻力，因此地面的电荷并不能在瞬间中和雷电电荷完全，因此必然会引起部分地区电位上升，造成电势差。电势差可能会引起二次高压反击，一旦变电站设备与二次高压间的距离比安全距离小，便会受其影响。
2、变电站的接地方式
2.1、保护接地
防雷接地是为了避免受到雷电袭击（直击、感应或者线路引入）时，造成不必要的损害而设置的接地系统。常有电源（强电）防雷地和信号（弱电）防雷地的区分，辨别它们的原因不单单是依据其接地电阻不同，而且在工程实践当中，信号防雷地常附在信号独立地上，和电源防雷地分开建设。机壳安全接地是指将系统中不带电的金属部分，如，操作台外壳、机柜外壳等，与大地之间形成很好的导电连接，用来保护设备和人身安全。因为系统的供电为强电供电（380、220或110V)，通常情况下机壳是不带电的，当故障发生时，如主机电源故障或其他故障，金属导电部件短路，这些金属部件和外壳就形成了带电体。如果没有做到有效的接地，就会导致这带电体和地之间产生很高的电位差。如果不小心触到这些带电体，就会使人体和带电体形成通路，产生危险。因此，必须将大地和金属外壳之间做很好的连接，使得大地和机壳等电位。此外，保护接地还能够防止静电的积聚。
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2.2、工作接地
工作接地是为了让变电站以及仪器设备能够有效运行，确保系统通过准确控制信息精度和接地方法测量进而设置的接地方法。它包括机器的逻辑地，屏蔽的接地。机器的逻辑地和信号的回路接地，也称作主机的电源地，其能够控制中心内部逻辑电平端正，即+6V等低压电源电流输出地。信号回路接地，如每个变送器的负侧能够同时接地，开关量的信号负端接地等方式。屏蔽的接地（包括模拟信号屏蔽层接地）。除了以上几个工作接地之外，在许多系统运行过程中容易出现混乱的还有一种特殊供电系统，即交流电源地。它也是电力系统为保正常运行而设置的接地。
3、防雷接地的设计思路与措施
3.1、主要设计思路
（1）本站设计计算土壤电阻率取400Ω.m，接地电阻需小于0.5Ω。
（2）水平接地网格问距5-6m，电缆沟内的通长圆钢作为主接地网的一部分，与主接地网可靠连通。
（3）主接地线外缘应闭合，外缘各角做成圆弧形，圆弧的半径宜大于均压带问距的一半，外缘经常有人出入的走道处应敷设水泥路面。
（3）所有的设备基础、外壳等均应可靠接地，电缆支架、埋管及电缆外皮等也应可靠接地。
（5)针对配电楼的基础底板、室外道路、及室外有可能接触的接地引下线等，局部地面须敷设厚度小小于30cm的碎石、卵石、砾石等路面。
（6）全站做帽檐式均压带，埋深为:外檐1.5m、内檐lm、主接地网0.8m。
（7）屋面避雷带的接地装置与主接地网连接时，其连接点至主变接地点或10kV及以下设备与主接地网连接点沿接地体的距离不得小于15m。
3.2、变电站防雷设计措施
防止反击：设备的接地点尽可能远离避雷针地线引入地面时的接地点，避雷针接地时要确保其尽可能远离电气设备。集中接地装置的安装：地面应与总线连接，并在连接中安装集中接地装置的情况下，电源接地电阻大于10Ω。主控室（地板）或网络控制楼及房屋配电装置的控制措施：（1）如果为金属屋顶或屋顶有金属结构存在时，应该将金属部分接入地面。（2）如果有钢筋混凝土结构的屋顶，应该将钢筋结构焊接成网状接入地面。（3）如果结构为非导电屋顶，则采用防雷保护，网络的防雷为8〜10m设引下线接地。
3.3、接地设计措施
对于变电站而言，只有防雷装置是远远不够的，接地必须满足相应的要求，不然就会造成塔顶和站内设备电位上升，从而引发雷击。因此，接地装置的合理性，直接关系到有关人员和设备的安全。变电站接地技术可分为直接和间接两种情况，无论是直接接地或是间接接地，其目的是相同的，都是为了减少因雷击产生的过电压引起的危害。在施工过程中，接地必须满足以下要求：（1）接地网尽可能在钢结构和天然金属接地的基础上统一接地。（2）尽量使自然接地物为主、人工接地体为辅，外形尽可能采取闭合的环形。（3）统一接地网，采用单点接地的接地方式。
结束语：
变电站接地能够保障系统安全可靠地运行，并且保障人身及设备的安全。随着电力系统电压等级的逐渐增大，故障电流和变电站接地网的面积也因此不断提高，系统容量也不断增大，想要确保人身和设备的安全，保障电力系统的可靠运行，就需要通过降低接地电阻来保障安全，并树立起因地面电位分布不均带来危险的新概念。
参考文献：
[1]王刚.变电站防雷接地保护的设计与研究[D].长春工业大学，2016.
[2]覃宏考.浅析变电站防雷接地设计[J].河南科技，2015，23:108.
[3]黄嘉文.110kV变电站的防雷接地设计探讨[J].科技与创新，2016，11:146+149.
论文作者:于小丰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/23
标签：变电站论文; 防雷论文; 设备论文; 雷电论文; 回路论文; 系统论文; 地面论文; 《基层建设》2017年第31期论文;