摘要：在受到雷电灾害时，产生的强大雷电流会进入到电气设备内，短时间内造成设备损坏，影响电网的正常运行，严重的甚至会发生安全事故。而110kV变电站作为维持电网正常运行的关键因素，为降低其受雷电灾害的影响，需要结合实际情况，重点分析防雷接地设计方案，建立完善的防雷接地系统，及时将过大雷电流引导入地下，避免对电气设备造成损坏。基于此，本文主要对110kV变电站的防雷接地设计进行分析探讨。
关键词：110kV变电站；防雷接地；设计探讨
前言
随着中国经济的飞速发展和人民生活水平的提高，人们日常生活中的电力发挥着非常重要的作用。为确保电力正常使用，110kV变电站必须保证安全可靠的运行。110kV变电站是电力系统的枢纽，是交流中心，是电源电压和电流的集中和分配，自然现象的雷电可能导致110kV变电站设备造成很大破坏，所以在工程设计过程中，加强基础控制110kV变电站采矿措施，有效保证电力系统的正常运行。
1、防雷设计
1.1选择与校验避雷设备
一般情况下在发生雷电的时候，如果击中了110kV变电站，那么就一定会对110kV变电站的建筑物以及相应的电气设备带来不同程度的危害，因此，在110kV变电站中应当选择与校验好合适的防雷设备，其实也就是在110kV变电站设计的过程中，选择合适的防雷、避雷器，以用来确保其他相关设备能够顺利、安全的工作。在选择与校验避雷设备的时候，首先就是根据110kV变电站的实际情况，先考虑被保护设备的使用方法以及绝缘情况，对避雷、防雷的设备形式进行选择。一般是在10kV或者是在它之下的配电系统会直接选择普通阀型FS；而一般在3kV以上一直到220kV的发电厂或者是变电站，大多数会选用的配电装置是普通阀型Fz；在220kV或者是在它之下的则要适当的限制电压，所选用的配电装置为FCZ型。此外还应注意110kV变电站中所使用的避雷设备，它的额定电压需要与系统设定的额定电压相同。
1.2避雷针
工作人员在进行防雷设计以及防雷措施的时候，一定要严格的按照本地区雷电的实际情况出发，对当地以前雷暴情况的数据进行仔细的分析，例如，某地靠近沿海地区，根据以往资料中的记录内容来看，这个地区的雷暴情况一般是每年中会有四十天的雷暴天气，是一种中等强度的雷电活动地区。然后工作人员对其的平面设置进行了调查，既110kV变电站的长为66m，宽为63m，该110kV变电站的系统杆塔以及门架构的高度为10m，因此我们将高度定为11m，而35kV的系统杆塔以及门架构的高度为7m，这个变电站初步选用30m高的避雷针，使用3支来保护该变电站的主变、架构、通讯室以及控制等等。
工作人员在设计的时候是按照高度为十一米与七米进行计算的，目的就是更加准确的计算出避雷针可以保护的具体范围。下面我们来介绍一下避雷针的保护范围是如何进行计算的？首先要确定好避雷针的数量，还有每支避雷针的高度。其次就是对一支避雷针保护的范围进行计算。一支避雷针能够保护的范围是：当被保护物的高度大于或者等于避雷针的实际高度除以二的结果时，可以用避雷针的高度直接减去被保护物的高度，再乘上高度影响系数。高度影响系数就是在避雷针小于等于30m时，它的值为1；如果说被保护物的实际高度小于避雷针除以二的结果，那么它的范围则是1.5乘上避雷针的高度计算出结果，二乘以被保护物的实际高度计算出结果，让上面的两个结果相减之后再乘上高度影响系数，就是最终的保护范围。根据上面的计算方法，我们最终能可以通过计算结果看出，使用三支30m的等高避雷针可以让该变电站全部都在保护的范围内。
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2、110kV变电站接地设计要点
2.1接地网材料
在对110kV变电站进行接地设计时，需要保证接地网材料的合理性，保证接地电阻与入地电流均达到专业标准，并且要尽量延长接地网使用寿命。一般接地网使用寿命与地上设施设计使用年限相符合。所选接地网材料要具有较高的稳定性，尤其是随着外界环境的变化接地电阻值的变化。如果选择用铁质材料接地网，在长期使用的过程中会随着腐蚀程度的严重导致电阻增加；如果选择铜质材料接地网，其受外界环境影响较小，因腐蚀问题造成电阻的增加也比较缓慢，接地网性能更为稳定。但是铜质材料成本价格高，并不适合全面应用。针对此类问题，可以设置人工接地体来降低接地电阻。例如离子型接地体，初期阶段离子渗透会造成电阻降低，而随着使用时间的延长，接地电阻逐渐趋于稳定。技术原理即通过化学药剂产生大量离子向周围土壤渗透，使得周围土壤电阻率改变，但是要重点做好防腐处理。另外，也可以选择应用石墨接地体，在长期使用过程中接地电阻可以维持在一个稳定性的状态，且具有较高的性能稳定性。
2.2接地网设计
在设计接地网时，需要明确提高设备运行可靠性，以及确保人身安全的目的，要对变电站内所有电气设备外壳进行接地处理。110kV变电站内所存电气设备种类、数量众多，且具有不同的作用，为了保证其进行统一设备接地，需要设置一个总接地装置。对于部分存在接地困难的110kV变电站，可以选择用绝缘台进行电气设备维护。对于人工接地部分，要保证电气设备所处位置附近区域电压可以均匀分配，且大接地短路电流电气设备要安装环形接地体与均压带。
2.3接地网布置
在布置接地网前，需要对110kV变电站所处区域土壤的电阻率进行检测，然后根据实际情况来设计布置方案。当土壤电阻率ρ＜400Ω•m时，电位分布衰减速度缓慢，应选择用水平接地为主的带棒接地装置，且接地网水平接地体采用扁钢水平连接方式形成网孔形。其中，两水平接地带间距要保持在3～10m的范围内，并将两部分全部埋入地下0.8m位置。另外，要保证接地网面积的合理性，一般应与变电站面积保持一致，接地网外沿闭合处理，并将各角处理成圆弧状，且圆弧半径大小要保持在均压带半径1/2以下。
3、110kV变电站防雷措施
对于电压在110kV或者以上的变电站，均需要对佩配电装置安装避雷针，1/2可安装在设备架构上，并对避雷针保护线路与配电装置门架结构进行连接，达到防雷目的。对于避雷针支柱附近区域，还应安装辅助集中接地装置，且将接地电阻控制在10Ω以内。将避雷针与配电装置接地网进行有效连接，且沿接地线距离要控制在15m以内，确保防雷效率。对于部分110kV变电站日常作业需要应用到照明灯塔，这样也需要对灯塔进行防雷接地处理，安装避雷针，避免其受到雷暴直接攻击，提高其应用的安全性。另外，还要重点做好直击雷预防措施的分析，提高防雷接地系统设计的合理性，尤其要做好主控楼与屋内配电装置的防雷处理，将屋顶金属结构全部接地。对于钢筋混凝土结构形式的屋顶，可以将其与钢筋焊接后作为接地网，将雷电流传导入地下，避免对电气设备造成损坏。对于非导体结构的屋顶，可以设置避雷带，达到防雷保护目的。
4、结语
总之，110kV变电站防雷设计在电力系中变电站有着非常重要的地位，而雷击是影响变电站正常运行的重要的因素，为了有效地降低雷击对变电站运行造成不良影响，就必须在施工设计时，根据不同雷击确定防雷设计方案，同时在日常工作中增强对防雷设施的监控和维护，从而尽可能的降低雷击对电网系统造成的不良影响，提高电网运行的稳定性。
参考文献：
[1]阙照，任晓霞.110kV变电站防雷接地设计[J].电气制造，2013，5：40-41+50.
[2]李作洪.太古汇110kV变电站防雷接地设计及施工技术[J].广东土木与建筑，2012，10：19-21.
论文作者:张远超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/12
标签：变电站论文; 避雷针论文; 防雷论文; 高度论文; 设备论文; 电阻论文; 电气设备论文; 《基层建设》2018年第24期论文;