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先进制造技术导论作业
题目：变电站防雷接地技术探究
作者：
学院：电气工程学院
专业：电气工程及其自动化
学号：
时间：2013-06-
21变电站防雷接地技术探究
（贵州省贵阳市 贵州大学 电气工程学院 550025）
**
Substation lightning protection and grounding techniques to explore
（Guiyang, Guizhou University School of Electrical Engineering 550025）**
摘要： 变电站的防雷接地对电力系统的稳定运行，以及人类的生产生活有着十分重要的意义。本文分析了变电站防雷与接地的种类，针对各个类型的防雷与接地提出了相应的保护措施，以保证电力系统的正常运转。
关键词： 防雷 接地 直击雷防护 避雷器 回路接地Abstract：Substation lightning protection and grounding the stable operation of the power system, as well as the production of human life has a very important significance.This paper analyzes the substation lightning protection and grounding type, for each type of lightning protection and grounding proposed appropriate protective measures to ensure the normal operation of the power system.Key word：LightingGroundLighting protectionLightning arresterGround Loop1 前言 起，并向雷云方向发起的。变电站是电力系统重要组成部分，如果2.2变电站遭受雷击来源 变电站发生雷击事故，将造成大面积的停变电站遭受的雷击是下行雷，主要来自电，给社会生产和人民生活带来不便，这就两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备
要求防雷措施必须十分可靠。由于接地装置上；二是架空线路的感应雷过电压和直击的一些问题会引起主设备的损坏，变电站一雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。度停止运行，给电网的稳定运行造成了很大因此，直击雷和雷电波对变电站进线及变压的麻烦，因此变电站的接地措施必须要高度器的破坏的防护十分重要。的重视起来。变电站的接地系统是保护电力2.3 防雷措施 系统的正常运行，保障设备及人身安全的措(1)变电站的直击雷防护。装设避雷针
施之一。是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护 电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受2 变电站的防雷保护 器。它将雷吸引到自己的身上，并安全导入
2.1雷电的形成地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的【1】
雷电放电是带电荷的雷云引起的放设备免遭雷击。电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿的装设避雷针时对于35kV变电站必须装热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层有独立的避雷针，并满足不发生反击的要中的雷云底部大多数带负电，它在地面上感求；对于110kV及以上的变电站，由于此类应出大量的正电荷，这样，雷云和大地之间电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将就形成了强大的电场，随着雷云的发展和运避雷针直接装设在配电装置的架构上，因动，当空间电场强度超过大气游离放电的临此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对气设备的反击事故。
地的放电，形成雷电。按其发展方向可分为(2)变电站对侵入波的防护。变电站下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向对侵入波防护的主要措施是在其进线上装
大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发 设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为
火花间隙和非线性电阻，目前，FS系列阀型
避雷器为火花间隙[7[和非线性电阻[8]，其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电站的电气设备；FCZ1系列磁吹阀型避雷器，主要用来保护变电站的高压电气设备。
(3)变电站的进线防护。对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度[9]
。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站运动，其幅值为线路绝缘的50％冲击闪络电压[10]，线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此，在接近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线，当接近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。
(4)变压器的防护。变压器的基本保护措施是接近变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
装设避雷器时，要尽量接近变压器，并
尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流
【11】
在连接线上的压降【12】
。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下
避雷器的残压【13】
了(不包括接地电阻上的电压压降)，就减少了雷电对变压器破坏的机会。
(5)变电站的防雷接地。变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。变电站接地保护3.1接地的概述
接地就是将电力或建筑电气装置、设施
中某些导电【14】部分，经接地线【15】
接至接
地极【16】
。接地根据工作内容划分为以下几种：1．工作接地工作接地是为系统正常工作而设置的接地。如为了降低电力设备的绝缘水平，在及以上电力系统中采用中性点
接地的运行方式，在两线一地的双极高压直
流输电中也需将其中性点接地。除主设备的接地外，在微电子电路中，根据电路性质不同，还有各种不同的工作接地比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。2．防雷接地【17】
为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便将雷电
流引入大地。3．安全接地【18】
为了保证人
身的安全，将电气设备外壳【19】
设置的接地。任何接地极都存在着接地电阻，正因为如此，当有电流流过接地体时，在接地电阻上的压降将引起接地极电位的升高电流在地中扩散时，地面会出现电位梯度。3.2变电站的接地原则
变电站接地网设计时应遵循以下原则： 1.尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接
地物统一连接地来作为接地网【20】；
2.尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；
3.应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。
3.3变电站接地方式
目前，变电站的接地方式有许多种，比如单点的接地、多点的接地和混合类型的接地等。单点的接地还分为串联单点的接地及并联单点的接地。一般来讲，单点的接地常常用于简单线路，、以及频率较低(f
的电子线路【21】
。而当涉及到高频(f>20MHz)的电路时，我们应该采用多点的接地或者多
层板【22】的方式。(1)保护的接地
防雷接地是受到雷电袭击(直击、感应或线路引入)时, 为防止造成损害的接地系统.常有信号(弱电)防雷地和电源（强电)防雷地之分, 区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同, 而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上, 和电源
防雷地【23】
分开建设.机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分(机柜外壳, 操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接, 以保护设备和人身安全.原因是系统的供电是强电供电(380、220、或110V), 通常情况下机壳等是不带电的, 当故障发
生(如主机电源故障或其它故障)造成电源的供电火线【24】
与外壳等导电金属部件短路时, 这些金属部件或外壳就形成了带电体.如果没有很好的接地, 那么这带电体和地
之间就有很高的电位差【25】
.如果人不小心
触到这些带电体【26】, 那么就会通过人身形成通路, 产生危险.因此, 必须将金属外壳和地之间作很好的连接, 使机壳和地等电位.此外, 保护接地还可以防止静电的积聚.(2)工作的接地
工作接地的目的是使变电站电网和其中的仪器都能够可靠地运行并且保证系统
量测和控制信息精度【27】
而设置的接地方法.它又分成机器的逻辑地【28】、信号的回路接地、屏蔽的接地。机器的逻辑地, 同时也称
为主机的电源地[29], 它是控制中心内部逻辑的电平正端, 即+ 6V 等低压电源的电流输出地.信号的回路接地, 比如各个变送器的负端要同时接地, 开关量的信号负端接
地等方式.屏蔽的接地(包括模拟信号【30】
中屏蔽层面的接地).除了上述几种工作的接地外, 在很多系统运行场情况下容易发生混乱的还有一种特殊供电系统地, 即交流电源工作地.它也是电力系统内为了正常
运行所需要设的接地(比如中性点【31】的接地).4 结束语
根据防雷设计【32】
整体的性能、结构的性能、层次的性能和整个变电站所处的环境、变电站地基的土质条件和设备性能的用途，分别采取了相应的雷电的保护措施。对于处在不同区域的电力设备，系统将采取等电位的连接及安装新型的电源防雷装置和浪涌电压的保护等方法，从而保证处在不同层次的电力设备可以达到良好的防雷能力。接地时的防雷技术，伴随着大型变电站需求的提高和科技水平的发展，更加合理有效的办法则是使用现代的建筑基础钢筋作为地级。防雷技术是一个传统的话题，在防雷的技术领域，目前还存在着许多可供探索的新课题，比如雷云的起电机理目前还不清楚，雷电流的定量感性研究也十分薄弱，防
雷的设备也在不断地发展之中。
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