配電系統的防雷與接地
2017-06-07 09:49:21 admin 1815
雷電的危害，大家是有目共睹的。然而，近幾年隨著電網的改造，特別是城網改造和變電所自動化系統的建設，大家可能對這些設備的防雷接地保護還是認識不足，以致造成了多起雷害事故，造成自動化系統的癱瘓和一些電網設備事故，損失是比較嚴重的。因此，我們有必要探討一下供、配電系統的防雷接地問題，為設計和施工人員提供一定的幫助。
1 電力線路的防雷與接地
1.1 輸電線路的防雷與接地
輸電線路的防雷，應根據線路的電壓等級、負荷性質和系統運行方式，并結合當地地區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采用合理的防雷方式。
(1) 35kV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2km的避雷線，同時在雷電活動強烈的地段架設避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器。
(2) 110kV線路應全線架設避雷線，山區應采用雙避雷線；但在年平均雷暴日數不超過15日或運行經驗證明雷電活動輕微的地區，可不架設避雷線。
(3) 220kV線路應全線架設避雷線，同時應采用雙避雷線。
對于架設避雷線的線路，應注意桿塔上避雷線對邊導線的保護角，一般采用20°～30°保護角，同時做好桿塔的接地。根據土壤電阻率的不同，桿塔的工頻接地電阻，不宜大于表1所列數值。
表1 桿塔的接地電阻
地壤電阻率(Ω·m) 100及以下 100以上至500 500以上至1000
工頻接地電阻(Ω) 10 15 20
對于35kV線路裝設的金屬氧化物避雷器的技術參數，一般應滿足以下條件：
①持續運行電壓(有效值)不小于40.8kV；
②額定電壓(有效值)不小于51kV；
③直流1mA參考電壓不小于73kV(范圍在73～74kV之間)；
④標準放電電流5kA等級下殘壓(峰值)不大于：
雷電沖擊134kV、操作沖擊114kV、陡波沖擊154kV。
⑤2000μs方波電流(峰值)200A。
⑥對絕緣配置，根據線路污穢等級要求確定。
1.2 配電線路的防雷與接地
與輸電線路一樣，配電線路的防雷也可采用避雷線或者避雷器，對于不同電壓等級和不同線路采取的措施也不一樣。
(1) 10kV裸導線線路。對于10kV裸導線線路，原則上可以采用避雷線進行防雷保護，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不采用避雷線，而是在一些雷電活動頻繁的線段安裝避雷器，同時按照要求做好桿塔的接地。
(2) 10kV絕緣線線路。由于近幾年城網改造，北京地區城鎮線路基本上都換成了交聯聚乙烯架空絕緣線，但其防雷措施與原來的裸導線線路的防雷措施并沒有變化，致使發生了數十起雷擊絕緣線斷線事故。對于架空絕緣線目前可采取以下防雷措施：①安裝避雷線，此種方法避雷效果最好，但可行性和難度大，成本高。②提高線路絕緣子耐壓水平，將10kV絕緣子換為防雷絕緣子，將大大提高防雷水平。③在多雷區或者按照一定檔距安裝線路避雷器，減少雷擊斷線事故。④延長閃爍路徑，導致電弧容易熄滅，局部增加絕緣強度，如在導線與絕緣子相連處加強絕緣，以及采用長閃爍路徑避雷器等。⑤局部剝離絕緣導線，使之局部成為裸導線，從而電弧能在剝離部分滑動，而不是固定在某一點燒蝕，同時也可為以后施工提供一個掛地線點。
(3) 低壓配電線路。低壓線路應從變壓器出口處安裝低壓避雷器或擊穿保險器，同時做好接地，接地裝置的接地電阻不應大于4Ω。中性點直接接地的低壓電力網中的中性線應在電源點接地。低壓配電線路，在干線和分支線終端處應重復接地，每年重復接地裝置的接地電阻應不大于10Ω，對于較長的線路，重復接地應不少于3處。特別是為防止雷電波沿低壓配電線路侵入用戶，對于接戶線上的絕緣子鐵角應接地，接地電阻應小于30Ω，這一點對于我們進行的一戶一表改造工作尤其應引起重視。
1.3 電力電纜線路的防雷與接地
電力電纜由于其本身結構特點和與其他電氣設施連接的要求，根據不同電壓等級采取不同的防雷方法。對于35kV及以下電壓等級的電力電纜，基本上應采取在電纜終端頭附近安裝避雷器，同時終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。對于110kV及以上的高壓電纜，當電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時，在金屬護套的不接地端或交*互連處會出現過電壓，可能會使護層絕緣發生擊穿，應采取以下保護方案之一：①電纜金屬護套一端互連接地，另一端接保護器。②電纜金屬護套交*互連，保護器Y0接線。③電纜金屬護套交*互連，保護器Y接線或Δ接線。④電纜金屬護套一端互連接地加均壓線。⑤電纜金屬護套一端互連接地加回流線。
2 電氣設備與電子設備的防雷與接地
2.1 變電所設備的防雷與接地
變電所設備的防雷離不開建筑物的防雷，按照最新的國家強制性標準GB50054－95，對建筑物與設備的防雷接地應采用等電位連接，而不是傳統上分別做獨立的接地網。所謂等電位連接，就是把建筑物本身和其內外各種導電物用導體(電氣上)焊接起來，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經之處都立即升至很高的電位(相對于大地而言)，因此對于附近尚處在大地電位的電氣、電子設備和人產生旁側閃爍，容易引起設備和人身事故。所以等電位連接是防雷的關鍵措施這一。
(1) 所內建筑物的防雷。
建筑物本身的防雷裝置是建筑物內電氣設備及系統防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影響到內部的電氣設備的防雷，因此首先必須重視建筑物本體的防雷。
現代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎作為接地體。在建筑物設計和施工時就要考慮到作為網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使之成為較理想的"法拉第籠"式避雷器。防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外公認的經濟可*的防雷方式，因此在設計、施工時都應預留從各層樓板、梁、柱內鋼筋焊出接頭，以便與室內外接地線相連。
(2) 室外設備的防雷。
為了防止直擊雷，室外可根據需要，安裝一支或多支避雷針，計算其保護范圍，以達到保護室外所有設備要求為原則。同時對于室外架構母線和變壓器中性點應加裝避雷器保護，室外做一接地網，所有設備的接地引下線都與該接地體焊接，以保證等電位。
為了防止雷擊產生過電壓，各種設備的絕緣水平應能滿足電壓對該設備的絕緣要求，我們在設備定貨和出廠試驗時應嚴格把關，按照規程要求確保設備絕緣耐壓水平，以防雷害擊穿。這種防雷結構有很多優點：①可避免"繞擊"；②能起"法拉第籠"的屏蔽作用，可大大削弱雷電電磁脈沖的侵入；③因建筑物各層的梁、柱、樓板、墻體的鋼筋和金屬管線等導電體在電氣上已連成一體，做到幾乎處處電位相等，從而保證了設備的安全；④"籠"式避雷裝置的引下線是由為數眾多的鋼筋組成，大大分散了雷電流，并削弱了建筑物內信息設備所受到的脈沖電磁場沖擊幅值；⑤接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎，可形成均勻分布的均壓網，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩定。
(3) 室內設備的防雷。
室內各種金屬屏、柜外皮均應與底座槽鋼可*焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時槽鋼應與電纜溝道內的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來，形成一個整體，與室外接地網形成一個完整的大接地網。
2.2 計算機、通訊等自動化設備的防雷接地
大樓內計算機等電子設備的第一道保護屏障，由于通訊電臺必須通過信號電纜與通訊塔上天線相連，因此對于通訊電纜外皮必須做好接地(多點重復接地)，并與大樓的接地網連接起來形成等電位，同時可以加裝避雷器。
對于通訊電臺應加串口保護器如SD25－V24／24，其它電子設備的通訊接口都應加裝相應的串口保護器，其實就是各種小防雷器(OBO、 PHOENIX都有相應接口的保護器)，這里就不再一一列舉。對于大樓內的電子設備，最重要的就是將各個獨立的接地網連接成一個共用接地系統，其它如分開、獨立、專用等接地方案都是不妥的，在工程中也沒有實際意義。對于所有大樓內的電氣、電子設備，應該逐級采取防雷保護措施，首先做好大樓和電源的防雷接地，然后在機房和各設備端口安裝相應的避雷器，才能真正防止雷電波的侵入和反擊。
3 結束語
配電系統的防雷與接地應從工程設計階段就認真加以考慮，根據各地的實際情況，采取切實可行的防雷方案，選用質量可靠的電氣設備和可靠性高的防雷設備，同時真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線路和設備才能避免遭受雷擊的危害。
1 電力線路的防雷與接地
1.1 輸電線路的防雷與接地
輸電線路的防雷，應根據線路的電壓等級、負荷性質和系統運行方式，并結合當地地區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采用合理的防雷方式。
(1) 35kV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2km的避雷線，同時在雷電活動強烈的地段架設避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器。
(2) 110kV線路應全線架設避雷線，山區應采用雙避雷線；但在年平均雷暴日數不超過15日或運行經驗證明雷電活動輕微的地區，可不架設避雷線。
(3) 220kV線路應全線架設避雷線，同時應采用雙避雷線。
對于架設避雷線的線路，應注意桿塔上避雷線對邊導線的保護角，一般采用20°～30°保護角，同時做好桿塔的接地。根據土壤電阻率的不同，桿塔的工頻接地電阻，不宜大于表1所列數值。
表1 桿塔的接地電阻
地壤電阻率(Ω·m) 100及以下 100以上至500 500以上至1000
工頻接地電阻(Ω) 10 15 20
對于35kV線路裝設的金屬氧化物避雷器的技術參數，一般應滿足以下條件：
①持續運行電壓(有效值)不小于40.8kV；
②額定電壓(有效值)不小于51kV；
③直流1mA參考電壓不小于73kV(范圍在73～74kV之間)；
④標準放電電流5kA等級下殘壓(峰值)不大于：
雷電沖擊134kV、操作沖擊114kV、陡波沖擊154kV。
⑤2000μs方波電流(峰值)200A。
⑥對絕緣配置，根據線路污穢等級要求確定。
1.2 配電線路的防雷與接地
與輸電線路一樣，配電線路的防雷也可采用避雷線或者避雷器，對于不同電壓等級和不同線路采取的措施也不一樣。
(1) 10kV裸導線線路。對于10kV裸導線線路，原則上可以采用避雷線進行防雷保護，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不采用避雷線，而是在一些雷電活動頻繁的線段安裝避雷器，同時按照要求做好桿塔的接地。
(2) 10kV絕緣線線路。由于近幾年城網改造，北京地區城鎮線路基本上都換成了交聯聚乙烯架空絕緣線，但其防雷措施與原來的裸導線線路的防雷措施并沒有變化，致使發生了數十起雷擊絕緣線斷線事故。對于架空絕緣線目前可采取以下防雷措施：①安裝避雷線，此種方法避雷效果最好，但可行性和難度大，成本高。②提高線路絕緣子耐壓水平，將10kV絕緣子換為防雷絕緣子，將大大提高防雷水平。③在多雷區或者按照一定檔距安裝線路避雷器，減少雷擊斷線事故。④延長閃爍路徑，導致電弧容易熄滅，局部增加絕緣強度，如在導線與絕緣子相連處加強絕緣，以及采用長閃爍路徑避雷器等。⑤局部剝離絕緣導線，使之局部成為裸導線，從而電弧能在剝離部分滑動，而不是固定在某一點燒蝕，同時也可為以后施工提供一個掛地線點。
(3) 低壓配電線路。低壓線路應從變壓器出口處安裝低壓避雷器或擊穿保險器，同時做好接地，接地裝置的接地電阻不應大于4Ω。中性點直接接地的低壓電力網中的中性線應在電源點接地。低壓配電線路，在干線和分支線終端處應重復接地，每年重復接地裝置的接地電阻應不大于10Ω，對于較長的線路，重復接地應不少于3處。特別是為防止雷電波沿低壓配電線路侵入用戶，對于接戶線上的絕緣子鐵角應接地，接地電阻應小于30Ω，這一點對于我們進行的一戶一表改造工作尤其應引起重視。
1.3 電力電纜線路的防雷與接地
電力電纜由于其本身結構特點和與其他電氣設施連接的要求，根據不同電壓等級采取不同的防雷方法。對于35kV及以下電壓等級的電力電纜，基本上應采取在電纜終端頭附近安裝避雷器，同時終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。對于110kV及以上的高壓電纜，當電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時，在金屬護套的不接地端或交*互連處會出現過電壓，可能會使護層絕緣發生擊穿，應采取以下保護方案之一：①電纜金屬護套一端互連接地，另一端接保護器。②電纜金屬護套交*互連，保護器Y0接線。③電纜金屬護套交*互連，保護器Y接線或Δ接線。④電纜金屬護套一端互連接地加均壓線。⑤電纜金屬護套一端互連接地加回流線。
2 電氣設備與電子設備的防雷與接地
2.1 變電所設備的防雷與接地
變電所設備的防雷離不開建筑物的防雷，按照最新的國家強制性標準GB50054－95，對建筑物與設備的防雷接地應采用等電位連接，而不是傳統上分別做獨立的接地網。所謂等電位連接，就是把建筑物本身和其內外各種導電物用導體(電氣上)焊接起來，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經之處都立即升至很高的電位(相對于大地而言)，因此對于附近尚處在大地電位的電氣、電子設備和人產生旁側閃爍，容易引起設備和人身事故。所以等電位連接是防雷的關鍵措施這一。
(1) 所內建筑物的防雷。
建筑物本身的防雷裝置是建筑物內電氣設備及系統防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影響到內部的電氣設備的防雷，因此首先必須重視建筑物本體的防雷。
現代建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網狀接閃器、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎作為接地體。在建筑物設計和施工時就要考慮到作為網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使之成為較理想的"法拉第籠"式避雷器。防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外公認的經濟可*的防雷方式，因此在設計、施工時都應預留從各層樓板、梁、柱內鋼筋焊出接頭，以便與室內外接地線相連。
(2) 室外設備的防雷。
為了防止直擊雷，室外可根據需要，安裝一支或多支避雷針，計算其保護范圍，以達到保護室外所有設備要求為原則。同時對于室外架構母線和變壓器中性點應加裝避雷器保護，室外做一接地網，所有設備的接地引下線都與該接地體焊接，以保證等電位。
為了防止雷擊產生過電壓，各種設備的絕緣水平應能滿足電壓對該設備的絕緣要求，我們在設備定貨和出廠試驗時應嚴格把關，按照規程要求確保設備絕緣耐壓水平，以防雷害擊穿。這種防雷結構有很多優點：①可避免"繞擊"；②能起"法拉第籠"的屏蔽作用，可大大削弱雷電電磁脈沖的侵入；③因建筑物各層的梁、柱、樓板、墻體的鋼筋和金屬管線等導電體在電氣上已連成一體，做到幾乎處處電位相等，從而保證了設備的安全；④"籠"式避雷裝置的引下線是由為數眾多的鋼筋組成，大大分散了雷電流，并削弱了建筑物內信息設備所受到的脈沖電磁場沖擊幅值；⑤接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎，可形成均勻分布的均壓網，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩定。
(3) 室內設備的防雷。
室內各種金屬屏、柜外皮均應與底座槽鋼可*焊接或用螺栓連接，保證接觸良好，同時槽鋼應與電纜溝道內的電纜支架用鍍鋅扁鋼焊接起來，形成一個整體，與室外接地網形成一個完整的大接地網。
2.2 計算機、通訊等自動化設備的防雷接地
大樓內計算機等電子設備的第一道保護屏障，由于通訊電臺必須通過信號電纜與通訊塔上天線相連，因此對于通訊電纜外皮必須做好接地(多點重復接地)，并與大樓的接地網連接起來形成等電位，同時可以加裝避雷器。
對于通訊電臺應加串口保護器如SD25－V24／24，其它電子設備的通訊接口都應加裝相應的串口保護器，其實就是各種小防雷器(OBO、 PHOENIX都有相應接口的保護器)，這里就不再一一列舉。對于大樓內的電子設備，最重要的就是將各個獨立的接地網連接成一個共用接地系統，其它如分開、獨立、專用等接地方案都是不妥的，在工程中也沒有實際意義。對于所有大樓內的電氣、電子設備，應該逐級采取防雷保護措施，首先做好大樓和電源的防雷接地，然后在機房和各設備端口安裝相應的避雷器，才能真正防止雷電波的侵入和反擊。
3 結束語
配電系統的防雷與接地應從工程設計階段就認真加以考慮，根據各地的實際情況，采取切實可行的防雷方案，選用質量可靠的電氣設備和可靠性高的防雷設備，同時真正按照等電位的原則，做好符合要求的共用接地網，綜合考慮防雷與接地，只有這樣我們的線路和設備才能避免遭受雷擊的危害。
底部圖文
聯系我們
- 13714001599
- sales@lancom.net.cn
- 深圳福田彩田南路彩虹大廈1棟16G