220kV变电站防雷接地设计探讨

　　1 220kV变电站防雷接地设计的原则
　　依照我国变电站接地设计规范的相关要求，变电站接地的电阻值不可以超过0.5兆，因为220kV变电站中的各级电压母线接地的故障电流相对较大，所以难以与相关规范中的要求相符。因此，当前的标准在使得条件得以满足的情况下将许可电阻值放宽到5兆，换言之，并非变电站中全部的接地电阻只要满足5兆就达标，其还有一定的条件制约。变电站接地标准中明确地规定，一定要采取适当的隔离措施使得转移点位所导致的危害得以有效避免；因为短路电流非周期分量会对接地网产生一定的影响，所以在其电位升高的情况下，3～10kV变压器不应该做动作或在动作之后不可受到损坏；对接地应采用均压的方法，而且对跨步电位差与接触电位差应该开展必要的验算，观察其是否与相关要求相符。为了使接地规程中的要求得以满足，在接地故障电流较大的时候，应尽可能使得接地电阻值不断降低。
　　2 220kV变电站防雷接地设计相关内容
　　2.1 设置接地网间距
　　在过去的变电站接地设计中，接地网均压导体都是根据5m、7m、10m等间距开展布置，由于受到端部效应与邻近效应的影响，边角网孔电势比中心网孔电势高，而且随着地网面积与网孔数的增多，其差值也不断增加。在不等距布置的情况下，中部导体泄漏的电流密度会不断增大，可以使得中部导体得以更充分的利用。
　　2.2 布置地网中垂直接地极
　　由于受到水平接地极屏蔽的影响，使得垂直接地极对地网接地电阻所产生的改善效果较弱，垂直接地极仅仅对一些设备具有增强散流效果的作用。因此，除了避雷器、构架避雷针、变压器中性点、除消弧线圈中性点等需要设置垂直接地极以外，还可以在其他的具有一次设备的位置装设。除此之外，还可以在地网边沿一圈中装设多一些垂直接地极，这样能够使得散流的效果有效增强，增设垂直接地极相当于扩大了地网的面积，能够使得接地电阻得以有效减小。
　　2.3 接地极的热稳定性校验
　　通常而言，热稳定校验主要根据流经接地线的短路电流的稳定值来开展，相比于地网主干线界面，该设备的接地引下线界面的面积应更大，这样能够使得主干线中的短路电流朝两侧进行分流。但是由于地下主干线容易腐蚀而且购置的钢材规格不应太多，使得地下主干线通常和接地引下线采用同样规格的钢材，但是采用钢材的截面积一定要与下式相符：
　　式中：Sg表示的是接地线的最小截面；Ig表示的是流经接地线的短路电流稳定值；C表示的是接地材料的热稳定系数；te表示的是短路的等效持续时间，通常而言，系统超过110kV时取值为1s，而低于35kV时取值为2s。
　　2.4 设计接地引下线
　　依照有关规定中的要求，在变压器中性点中应该有两根接地引下线，其与不同干线中的主地网进行连接，接地引下线应该与热稳定校核要求相符。对重要的设备及设备构架而言，应该有两根和主接地网不同地点连接的接地引下线，而且应该保证两根接地引下线都与热稳定校核相关要求相符。除此之外，接地引下线的设计还应该为定期的检查与测试提供便利。
　　3 220kV变电站防雷接地施工
　　因为受到施工人员素质、施工材料、施工技术等原因的影响，电网施工的质量常常很难保障，经常会存在串联、断开及虚焊接地的现象，更有甚者会存在引下接地线没有接到主网干线的情况。为了有效避免这些现象的出现，一定要做到：地网检查试验通过专业工作者认真地开展通电检查，将各阶段的验收工作做好，对发现的不合格问题应该及时地予以返工，唯有如此才能够有效保证工程施工的质量。220kV变电站防雷接地施工应该做到：（1）应该把互相交叉的横向与纵向接地体焊接到一块，对铜和铜、铜和铁应用热焊接方式予以焊接。应用纯度高达97%的金属铜来充当焊接的连接器，这样能够大大延长变电站的使用寿命。（2）在主接地网线之后对接地电阻进行实际测量。不管是什么季节，在主接地网中接地电阻都应该低于0.5兆。可以采取的降阻措施包括：外延接地，通过这种方式大大增加了接地网的面积；在接地极附近敷设一些降阻剂，这样能够发挥不断增加接地极外形尺寸的作用，从而使得接地电阻得以有效降低；在土壤电阻率与地层深度成反比的区域，可以应用将接地产品深埋的方法使得接地电阻有效降低。（3）通常而言，接地网在室外地坪之下的0.8m处进行敷设，但是在穿道路时可以在地下1.0m处进行敷设。然后从接地网向上引出接地线，并将其引到各个设备层中，将引上线敷设于墙体或者构造柱中，在引出层之上留出一些节点，除此之外，还应该在建筑物的两边分别设置一个地阻监测点，并且在进站口的位置敷设两条和主接地网连接的均压带，这一均压带的形式为“帽沿式”。（4）研究发现，配电综合楼与电缆沟中的接地体可以随着土建基础结构与综合楼电缆开展开挖施工，在土建与电缆基础之下的0.5～1m处的新土中进行埋设，并且在埋深大约0.8m的敷设位置和接地网相连接。（5）为了尽可能降低跨步电势与接触电势对人体产生的危害，需要采取一些防范措施，如：站区周围的金属围栏应该和接地网进行牢固的连接，站区内的公路与进站公路段的路面都应该应用沥青混凝土。（6）在室内各电压中，不同等级的避雷器和室内接地干线应该遵循就近原则进行连接，垂直接地体需要在室外避雷器设备周围进行敷设。（7）为了使得二次回路的抗干扰能力得以有效增强，需要敷设一些必要的等电位接地网进行保护。沿着变电站中的设备敷设一些25mm×4mm截面铜带，如果隧道层是设备的下层，那样所需敷设的铜带应该贴紧洞壁，而且铜带应该互相连接，从而使得等电位铜网得以形成。与此同时还应该把分散敷设的铜带引到主控室中，在铜接地网上予以牢固连接，从而构成等电位网，把25mm×4mm截面的铜带当作引上线。在主控室中等电位接地铜网需要应用4根25mm×4mm截面的铜带在电缆竖井位置和主接地网予以牢固的连接。（8）一般而言，在室外适宜采用穿墙套管进行接地，而且应该将各组套管的接地线引导主干线位置，这样对运行人员及室内二次设备来说都是较为安全的。（9）若室外设备在220kV变电站中，应该需要进行直击雷保护，也就是需要设置独立的避雷针进行防雷保护。在非高土壤电阻率区域中，独立避雷针往往需要设置独立的接地装置，其工频接地电阻应该小于10兆。避雷针和其相应的接地装置应该和道路、出入口之间存在低于3m的距离。除此之外，还应该保证独立避雷针的基地装置和接地网的地中距离超过3m。根据验收的相关标准要求，避雷针的引下线一定要具有较为明显的断开点，这样可以为变电站电阻的测量提供较大的便利。（10）沿着地面对室内接地线进行暗敷，这时应该保证各个设备之间的基础槽钢、支架、预埋件及金属围栏等可靠的接地。在设备与支架上进行敷设的接地线应该遵循明敷的原则，通过截面大于200mm2的钢筋把其和柱、梁及建筑物板等焊成一个整体，并且把其与主接地网焊接起来，这样便形成了均衡电位接地系统。
　　4 220kV变电站防雷接地设计需要注意的问题
　　要想保证220kV变电站防雷接地设计的科学性与合理性，一定要对相应的问题予以注意，在220kV变电站防雷接地设计中需要注意的问题主要有：（1）对运行过程中常常断开的断路器，应该在其线路的两侧增设相应的避雷器，有效避免在雷电过压时断路器断口受到损坏。虽然在避雷线的保护之下，电力线路能够有效避免部分雷击，但是雷电波与感应雷电流侵入过电压，同样会致使220kV变电站断路器发生断口问题，这样会对断路器的安全造成较大的威胁。就刚建成的变电站而言，特别是在活动频繁与雷电危害较大的区域中建立的变电站，在设计的过程中非常有必要装设一些线路避雷器。依照线路运行的基本情况，可以对已经投入运行的变电站增设一些线路避雷器。（2）注意线路避雷器的应用问题。据相关调查研究发现，雷电雷击是导致变电站线路跳闸的重要原因，因此对受到雷击之后的线路应通过就地消纳措施的应用，对雷电系统中的数据进行统计，在重雷区超过220kV的线路采取适当的线路防雷措施，除此之外，还应该增设避雷器及引雷针，从而有效避免沿线路雷电入侵到变电站中，对变电站的安全运行造成影响。
　　5 结语
　　众所周知，雷电是影响电网安全稳定运行的重要原因，要想保证电网安全运行，一定要采取适当的措施进行防雷电处理，比如说增设避雷器等，以用较少的投资来降低雷电对电网造成的影响。除此之外，还应该不断增强防雷设施的监测及维护，从而尽可能将雷电灾害损失将至最低，切实保证电网的安全可靠运行。