有关做好配电系统的防雷与接地的方法
有关做好配电系统的防雷与接地的方法
方方
沈阳辰宇建筑有限责任公司辽宁沈阳110013
摘要：由雷电带来的危害为主题引入讨论，指出研究供配电系统防雷接地的方法是非常必要的，探讨的内容包括了电力线路的防雷与接地、电气设备与电子设备的防雷与接地两个方面，根据探讨得出的结论找出避免雷击事故的方法，保证线路和设备不受到雷击。
关键词：配电系统，防雷，接地，电力线路
由于许多的建设者对防雷接地保护的认识不够，在近几年的电网改造，尤其是在城网改造和变电所自动化系统的建设中，发生了多起因为雷击带来的事故，导致自动化系统瘫痪和一些电网设备的事故，损失较为严重。雷电的危害是目共睹。下面是针对不同环境下配电系统的防雷和接地的分析，
1 设计电力线路怎样防雷与接地
1.1设计输电线路的防雷与接地
在设计输电线路中，防雷措施的应用要以线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式作为参考，并且与当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点以及土壤电阻率高低等实际情况结合起来考虑，通过技术经济比较，采用适当的方式达到防雷的目标。
1） 以35kV线路为例，该线路不适宜全线架设避雷线，避雷线一般架设在变电所的进线段，长度为1km~2km。另外，在雷电活动频繁的地段也架设避雷线，或者选择安装线路金属氧化物避雷器。
2） 对于110kV线路，应该全线架设避雷线，而在山区则采用双避雷线；但是如果是年平均雷暴日数不超过15d或者按照经验证明雷电活动少的地区，可以不架设避雷线
3） 220kV线路要全线架设避雷线，需要注意的是同时应采用双避雷线。
架设避雷线需要注意，设计的线路时要把杆塔上避雷线对边导线的保护角考虑在内，保护角一般设为20°～30°，同时做好杆塔的接地。因为每个地方土壤电阻率各不相同，杆塔的工频接地电阻应在下面所列出的数值范围内：地壤电阻率(Ω/m)：100及以下,100以上～500,500以上～1000;工频接地电(Ω)：10,15,20。
一般来说，35kV线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数应满足几个条件：
a. 持续运行电压（有效值）不小于40.8kV；b.额定电压(有效值)不小于51kV；c.直流1mA参考电压不小于73kV(范围在73kV～74kV之间)；d.标准放电电流5kA等级下残压(峰值)不大于:雷电冲击134kV,操作冲击114kV,陡波冲击154kV；e.2000μs方波电流(峰值)200A；f.对绝缘配置，结合线路污秽等级要求考虑确定。
1.2设计配电线路的防雷与接地
配电线路的设计和输电线路一样，也可以采用架设避雷线或者避雷器的方法实现防雷的目的，采取的措施根据不同的电压等级和不同线路也会不一样。
1）10kV裸导线线路。在原则上，针对10kV裸导线线路的防雷保护，可以采用避雷线的方法，但是采用这种方法耗费的成本高，也不方便施工，现在基本上都不应用到实际上。代替其的是在一些雷电活动比较多的线段安装避雷器，再依照要求做好杆塔的接地。
2)10kV绝缘线线路。在目前，下面所列的防雷措施可以应用在架空绝缘线上：a.安装避雷线，这是壁垒效果最好的方法，但是可行性小，难度大，成本高。b.将线路绝缘子耐压水品提高，把10kV绝缘子换成防雷绝缘子，这样会很大的提高防雷的能力。c.针对雷电频繁地区，可以按照一定档距安装线路避雷器，降低雷击断线事故。d.将闪烁路径的距离延长会导致电弧容易熄灭，局部增加绝缘强度，例如在导线和绝缘子相连的地方加强绝缘，以及采用长闪烁路径避雷器等。e局部剥离绝缘导线，让部分导线变成裸导线，这样可以使剥离部分作为电弧的滑动区域，而不是固定在某一个点少时，另外，还可以为以后的施工提供一个挂地线点。
3)低压配电线路。针对低压线路的情况，应该从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻应该在4Ω以下。中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电线路，在干线和分支线中断处应重复接地，每年重复接地装置的接地电阻要保证在10Ω以下，如果是比较长的线路，重复接地要有3处以上。尤其是为了防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，接户线上的绝缘子铁角应该接地，接地电阻控制在30Ω一下，在进行一户一表的改造工作中，这一点要特别重视。
1.3电力电缆线路的防雷与接地
电力电缆因为本身的结构特点，还有与其他电气设施连接的要求，对于不同的电压等级采用不同的防雷方法。在35kV及以下电压等级的电力电缆，一般应该是用在电缆终端头附近安装避雷器的方法，注意终端头金属屏蔽、铠装的接地情况必须保证良好。如果电压等级在110kV或大于110kV，当电缆线路受到雷电冲击电压作用时，在金属护套的不接地端或交叉互连处会出现过电压，护层绝缘会因此发生击穿，对此应该参考下面的几种保护方案1）电缆金属护套一端互连接地，另外一端接保护器。2）电缆金属护套交叉互连，保护器Y0接线。3）电缆金属护套交叉互连，保护Y接线或Δ接线。4)电缆金属护套一端互连接地加均压线。5）电缆金属护套一端互连接地加回流线。
2电气设备与电子设备的防雷与接地
2.1变电所设备的防雷与接地
变电所设备的防雷与建筑物的防雷关系很密切，根据最新的强制GB50054295，对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接代替传统上分别做独立的接地网。所谓等电位连接，就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体(电气上)焊接起来，以保证等电位。因为雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位(相对于大地而言)，因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人产生旁侧闪烁，容易引起设备和人身事故。等电位连接是达到防雷效果的一个关键措施。
1）所内建筑的防雷。建筑物内电气设备和系统防雷的第一道屏障就是建筑物本身的防雷装置，建筑物内部的电气设备的防雷效果会直接受到其本身的防雷性能的影响，所以，建筑物本体的防雷能力是必须首先重视的环节。现代建筑物主要有顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，地下的钢筋混凝土基础作为整个防雷装置的接地体。在设计建筑以及施工时，必须考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使其成为比较理想的“法拉第笼”式避雷器。运用防雷网和建筑物钢筋混凝土相结合实现防雷的方式，已经被国内外普遍认为经济可靠。出于这个原因，施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头，方便与室内外接地线连接。
2)室内设备的防雷。为了让室外所有的设备都得到保护，可以根据需要，在室外安装一支或多支避雷针，计算器保护范围，防止直击雷的危害。另外，室外架构母线和变压器中性点应该加装避雷器加以保护，室外做一个接地网，所有设备的接地引下线都跟接地体焊接，保证等电位。为了避免雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应要满足电压对该设备的绝缘要求，在设备的定货和出厂试验环节要严格按照要求做好，按照规程要求确保设备的绝缘耐压水平，避免雷害击穿。
3)室内设备的防雷。焊接或者用螺栓连接室内各种金属屏、柜外皮与底座槽钢，保证接触良好，同时用镀锌扁钢焊接槽钢要跟电缆沟道内的电缆支架，形成一个整体，与室外的接地网形成一个完整的大接地网。
2.2计算机、通讯等自动化设备的防雷接地
大楼内计算机等电子设备的第一道保护屏障，因为通讯电台与通讯塔上天线相连必须通过信号电缆实现，所以通讯电缆外皮必须做好接地（多点重复接地），并且跟大楼的接地网连接起来形成等电位，另外还可以加装避雷器。
通讯电台的防雷应该加串口保护器，如SD252V24/24，其他电子设备的通讯接口也应该加装相应的串口保护器，实际上就是各种小防雷器(OBO,PHOENIX都有相应接口的保护器)。至于大楼内的电子设备，最重要的就是把各个独立的接地网连接成为完整的共用接地系统，其他分开、独立、专用接地方案都打不到预计效果，在工程中也没有实际意义。所有大楼内的电气、电子设备，应该逐级采取防雷保护措施，第一个做好大楼和电源的防雷接地，再在机房和各设备端口安装相应的避雷器，这样雷电波的侵入和反击才可以得到防止。
3.结论
从设计工程的阶段开始，就要认真考虑配电系统的防雷与接地，结合当地的实际情况，采取切实、行之有效的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和性能好的防雷设备，是同严格依据等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，防雷与接地综合考虑。只有这样防止雷击对线路和设备带来危害。
参考文献:
[1]要俊琴.供配电系统中的谐波及其抑制措施[J].山西建筑，2006,32(18):1722173.
[2]陆尉初如何做好配电系统的防雷与接地[J]山西建筑2008，5（13）
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