浅谈变电站防雷接地设计

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1、浅谈变电站防雷接地设计：对变电站接地设计和防雷保护进行探讨，提出了相应的对策。　　关键词:变电站；接地X；设计；接地电阻；防雷措施　　随着近年来电力行业的不断发展，电力系统的供电安全成为一个很重要的问题，然而变电站在电力系统中占有重要位置，故变电站的安全可靠运行的工作显得十分重要。而变电站接地系统的合理与否直接关系到人身和设备安全。因此，变电站接地X安全除了对接地阻抗有要求外，还对地X的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。　　1变电站接地X设计　　1.1土壤电

2、阻率测试　　土壤电阻率是决定地X电阻及地X土壤表面电位分布、跨步电压和设备接触电压的重要参数，了解和掌握土壤电阻率的特性(土壤电阻率的分布情况)，对地X设计非常重要通常土　　壤电阻率的测量方法有两种：单极法和四极法。单极法适用于土壤电阻率比较均匀的场地，在被测场地打一单极的垂直接地体(图1)，用接地电阻测量仪测量得到该单极接地体的接地电阻值R，然后通过公式R=得到等效土壤电阻率。在土壤电阻率不均匀的场地，可以采用4极法测量(图2)，两电极之间的距离a>h的20倍，单极接地体的长度h=0.6m，极

3、间距离用a=4、6、8m进行测量图中，d→单极接地体的直径；h→测量电极的埋设深度；a→测量电极之间的距离；C1和C2→测量用的电流极；P1和P2→测量用的电压极；M→接地电阻测量仪。　　　　图1单极法测试土壤电阻率单位：m图2四极法测试土壤电阻率原理单位：m　　　　1.2接地装置的入地短路电流计算　　根据行业规范，变电站电气装置的接地电阻应满足R≤2000/I，R为考虑到季节变化的最大接地电阻；I为流经接地装置的入地短路电流。流经接地装置的入地短路电流，采用在接地X内、外短路时，经接地装置流入

4、地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流按5~10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。　　实际计算中，由于变电站的架空地线的分流和变压器中性点的分流难以确定，采用估算方法会造成较大的误差。因此设计时，分流系数取20%的保守值。　　1.3接地X形式与材料　　变电站的接地应充分利用自然接地体如：①埋设在地下的金属管道(易燃和易爆介质的管道除外);②金属井管;③变电站与大地有可靠连接的建筑物、构架物的金属结构和钢筋混凝土基础；④穿

5、线的钢管、电缆的金属外皮等。在充分利用自然接地体的基础上，110kV，220kV变电站接地X通常敷设水平接地体。对面积较大的接地X降低接地电阻主要靠大面积水平接地体，它既有均压、减小接触电势和跨步电势的作用，又有散流的功能。　　水平接地X一般采用方孔或者长孔的X格形式，尽管方孔地X所用材料比长孔多，且工频接地电阻与跨步电势十分接近，但在雷击时呈现的冲击接地电阻却有很大的差别方孔地X的冲击接地电阻比长孔地X要小得多，因此，普遍选用方孔地X地X的外缘闭合且各角做成圆弧形，圆弧的半径要求大于均压带间距

6、的一半，埋设深度取0.8m。　　以水平接地体为主并在地X内增加垂直接地体的综合接地X，可通过计算比较圆盘接地体的接地电阻和带垂直电极的圆盘接地体的接地电阻的差异大小，作为水平接地X下打垂直电极的极限情况。根据计算分析，在大型的地X中，垂直接地极对降低接地X工频接地电阻的作用很小(表1)，仅为2%~8%，起降阻作用的只是在接地X边缘的垂直接地极，原因是X内其相互的屏蔽作用并不能起到有效的降阻作用。　　表1大中型地X中2.5m长的垂直接地体对降低接地电阻的作用　　　　　　因此装设垂直接地极主要作用是

7、为了加强冲击电流的扩散，例如避雷针、避雷线和避雷器附近就必须增加集中垂直接地极，散泄雷电流。并且垂直接地极互相间的间距应大于垂直接地体长度的2倍。　　由公式R=可知，双层接地X的电阻主要是由占地面积和土壤电阻率决定。从经济上考虑，不可能征用太多的土地，因此，对回填土壤电阻率不作硬性规定，但不许使用建筑垃圾，须用电阻率较低的土壤实际施工中，大多变电站的回填土都是站址周围电阻率较高的土壤，如粉质粘土、粗沙，甚至大块的岩石做双层地X就是为了得到回填前的土壤(具有较低电阻率)，双层地X的电位分布较均匀、

8、电位梯度小，可以有效地防止高压向控制和保护电缆反击，损坏低压元件。另外，由于双层接地X间距较小（4~5m），屏蔽系数较大，接地电阻计算只需考虑下层接地X的面积，即下层接地X作为散流作用的主接地X，而上层地X只作为均压作用的辅助接地X考虑。　　接地X材料主要有钢和铜。铜的抗腐蚀能力强，寿命是钢的5倍多，在土壤中其表面上产生附着力极强的Cu(OH)2(绿铜)，有效地阻断了进一步的腐蚀铜的导电性好，电阻率低，泄流较快，接地阻抗、X内的电位差也较小，常温下铜和钢的电阻率分别为17μ