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配电系统的防雷与接地

编辑:浙江鸿盾科技有限公司   时间:2014/03/31   字号:
摘要:配电系统的防雷与接地

摘要:配电系统的防雷与接地应从工程设计阶段就认真加以考虑,根据各地的实际情况,采取切实可行的防雷方案,本文简要介绍配电系统的防雷与接地。

  关键词:配电系统 防雷 接地


  雷电的危害,大家是有目共睹的。然而,近几年随着电网的改造,特别是城网改造和变电所自动化系统的建设,大家可能对这些设备的防雷接地保护还是认识不足,以致造成了多起雷害事故,造成自动化系统的瘫痪和一些电网设备事故,损失是比较严重的。因此,我们有必要探讨一下供、配电系统的防雷接地问题,为设计和施工人员提供一定的帮助。

  1.电力线路的防雷与接地

  1.1 输电线路的防雷与接地

输电线路的防雷,应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式,并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况,通过技术经济比较,采用合理的防雷方式。

  (1) 35kV线路不宜全线架设避雷线,一般在变电所的进线段架设1~2km的避雷线,同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线,或者安装线路金属氧化物避雷器。

  (2) 110kV线路应全线架设避雷线,山区应采用双避雷线;但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区,可不架设避雷线。

  (3) 220kV线路应全线架设避雷线,同时应采用双避雷线。对于架设避雷线的线路,应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角,一般采用20°~30°保护角,同时做好杆塔的接地。根据土壤电阻率的不同,杆塔的工频接地电阻,不宜大于表1所列数值。

  对于35kV线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数,一般应满足以下条件:

  ① 持续运行电压(有效值)不小于40.8kV;

  ② 额定电压(有效值)不小于51kV;

  ③ 直流1mA参考电压不小于73kV(范围在73~74kV之间);

  ④ 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。

  ⑤2000μs方波电流(峰值)200A。⑥对绝缘配置,根据线路污秽等级要求确定。

  1.2 配电线路的防雷与接地

  与输电线路一样,配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器,对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。

  (1) 10kV裸导线线路。对于10kV裸导线线路,原则上可以采用避雷线进行防雷保护,但由于成本高,施工不方便,目前基本上都不采用避雷线,而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器,同时按照要求做好杆塔的接地。

  (2) 10kV绝缘线线路。由于近几年城网改造,北京地区城镇线路基本上都换成了交联聚乙烯架空绝缘线,但其防雷措施与原来的裸导线线路的防雷措施并没有变化,致使发生了数十起雷击绝缘线断线事故。对于架空绝缘线目前可采取以下防雷措施:

  ① 安装避雷线,此种方法避雷效果最好,但可行性和难度大,成本高。

  ② 提高线路绝缘子耐压水平,将10kV绝缘子换为防雷绝缘子,将大大提高防雷水平。

  ③ 在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器,减少雷击断线事故。

  ④ 延长闪烁路径,导致电弧容易熄灭,局部增加绝缘强度,如在导线与绝缘子相连处加强绝缘,以及采用长闪烁路径避雷器等。

  ⑤ 局部剥离绝缘导线,使之局部成为裸导线,从而电弧能在剥离部分滑动,而不是固定在某一点烧蚀,同时也可为以后施工提供一个挂地线点。

  (3) 低压配电线路。低压线路应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不应大于4Ω。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,在干线和分支线终端处应重复接地,每年重复接地装置的接地电阻应不大于10Ω,对于较长的线路,重复接地应不少于3处。特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户,对于接户线上的绝缘子铁角应接地,接地电阻应小于30Ω,这一点对于我们进行的一户一表改造工作尤其应引起重视。1.3电力电缆线路的防雷与接地

  电力电缆由于其本身结构特点和与其他电气设施连接的要求,根据不同电压等级采取不同的防雷方法。对于35kV及以下电压等级的电力电缆,基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器,同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。对于110kV及以上的高压电缆,当电缆线路遭受雷电冲击电压作用时,在金属护套的不接地端或交*互连处会出现过电压,可能会使护层绝缘发生击穿,应采取以下保护方案之一:

  ① 电缆金属护套一端互连接地,另一端接保护器;

  ② 电缆金属护套交*互连,保护器Y0接线;

  ③ 电缆金属护套交*互连,保护器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离不开建筑物的防雷,按照最新的国家强制性标准GB50054-95,对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接,而不是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。由于雷电流峰值非常大,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。所以等电位连接是防雷的关键措施这一。

  (1) 所内建筑物的防雷。

  建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障,建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷,因此首先必须重视建筑物本体的防雷。

  现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、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,利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要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,使之成为较理想的"法拉第笼"式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合,已成为国内外公认的经济可*的防雷方式,因此在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头,以便与室内外接地线相连。

  (2) 室外设备的防雷。

  为了防止直击雷,室外可根据需要,安装一支或多支避雷针,计算其保护范围,以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护,室外做一接地网,所有设备的接地引下线都与该接地体焊接,以保证等电位。

  为了防止雷击产生过电压,各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求,我们在设备定货和出厂试验时应严格把关,按照规程要求确保设备绝缘耐压水平,以防雷害击穿。这种防雷结构有很多优点:

  ① 可避免"绕击";

  ② 能起"法拉第笼"的屏蔽作用,可大大削弱雷电电磁脉冲的侵入;

  ③ 因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体,做到几乎处处电位相等,从而保证了设备的安全;

  ④ "笼"式避雷装置的引下线是由为数众多的钢筋组成,大大分散了雷电流,并削弱了建筑物内信息设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值;

  ⑤ 接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础,可形成均匀分布的均压网,与大地接触面广,接地电阻低且又稳定。

  (3) 室内设备的防雷。

  室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可*焊接或用螺栓连接,保证接触良好,同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接起来,形成一个整体,与室外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,由于通讯电台必须通过信号电缆与通讯塔上天线相连,因此对于通讯电缆外皮必须做好接地(多点重复接地),并与大楼的接地网连接起来形成等电位,同时可以加装避雷器。对于通讯电台应加串口保护器如SD25-V24/24,其它电子设备的通讯接口都应加装相应的串口保护器,其实就是各种小防雷器(OBO、PHOENIX都有相应接口的保护器),这里就不再一一列举。对于大楼内的电子设备,最重要的就是将各个独立的接地网连接成一个共用接地系统,其它如分开、独立、专用等接地方案都是不妥的,在工程中也没有实际意义。对于所有大楼内的电气、电子设备,应该逐级采取防雷保护措施,首先做好大楼和电源的防雷接地,然后在机房和各设备端口安装相应的避雷器,才能真正防止雷电波的侵入和反击。

  3.结束语

配电系统的防雷与接地应从工程设计阶段就认真加以考虑,根据各地的实际情况,采取切实可行的防雷方案,选用质量可*的电气设备和可*性高的防雷设备,同时真正按照等电位的原则,做好符合要求的共用接地网,综合考虑防雷与接地,只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。

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