农村变电站防雷保护与接地装置设计探讨
杨胡萍，陈平,
12(1. 南昌大学信息工程学院,南昌 330029;2. 江西电力设计院，南昌 330006) 摘要:农村电网改造是近几年电力行业的重要工程之一,有关农网改造中电气部分规范化，标准化问题是广大电力工作者不断地探索, 不断地研究的问题.。本文根据对农村 35KV变电站防雷保护与接地装置设计的实践体会，就农村35KV变电站防雷保护与接地装置设计中存在的主要问题进行探讨。指出在变电站的进线保护设计中，为便于进线防雷保护避雷线的安装, 要注意线路终端与母线门型架不带角度(小于50 )；在避雷针保护范围的设计中，多年来的实践证明折线法计算能满足电力行业的要求，而且与滚球法相比具有一定的优越性；.在防止反击过电压和接地装置的设计中应该注意的主要问题并指出实践中采用的对策。本文含有较强的通用性和实用性，可供大家工作时参考。 关键词：变电站;设计;防雷保护;接地装置 中图分类号: 0 引言
变电站防雷保护目的就是设法防止雷电过电压侵入电气设备，并应采取相应措施将它尽可能降低到对电气设备的绝缘不致造成损害的程度。.避雷针，避雷线，避雷网,避雷带是经常采用的防雷装置，接地装置是防雷装置的重要组成部分。对于农村 35 千伏变电站的防雷保护措施主要有: 装设避雷针保护整个变电所建筑物以避免遭到直接的雷击；装设架空避雷线（或避雷针）及其它避雷装置作为变电所进出线段的防雷保护。根据对农村 35KV变电站防雷保护与接地装置设计的实践体会，就变电站防雷保护与接地装置设计中存在的主要问题进行探讨。 1, 变电站的进线保护设计
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变电站设计规程规定对 35KV变电站进线要进行防护雷保护。在土壤电阻率不大于 500 Ω·M 的地区，允许将线路的避雷线引到站内出线门型架构上，并应装设集中接地装置，避雷线与集中接地装置的连接点应便于分开。在土壤电阻率大于 500 Ω· M 的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止, 从终端塔到配电装置的进线段可采用独立的避雷针或在线路终端塔上装设避雷针进行保护。为便于进线防雷保护避雷线的安装，要求线路终端塔与母线门型架不带角度 (小于50) ，但在以前完成的 35kv变电站设计中，这个问题常被忽视。常出现的错误是输电线路终端杆塔与母线门型架有角度偏移，从而无法进行避雷线安装，使变电站又要重新设计,重新施工，造成了一定人力、物力的损失，所以 在35 KV变电站设计中要特别地注意这个问题。
2, 避雷针保护范围的设计
避雷针的作用就是利用尖端放电原理，将雷吸引到避雷针上来并安全导入地中，避免电气设备或建筑物遭到直击雷的破坏.
在电力系统设计中，避雷针保护范围的计算法常采用电力行业标准的折线法计算,但也存在采用滚球法计算。.图 1 为某一变电站防雷保护范围示意图，图中装设两个等高避雷针，根据变电站防雷保护规程要求，保护物高度应为 7.3 米，这里独立避雷针高度选为 28 米。
图 1(a). 为根据水利电力部,西北电力设计院编的电力工程电气设计手册,电气一次部分折线法计算方法所确定的保护范围 (如黑色的粗线所示) ，从图中保护范围可见，可以满足该变电站防雷保护要求。
rx?(1.5h?2hx)Pbx?1.5h0?2hx图中：
式中rx------被保护物高度为hx的平面保护半径;
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bxP------被保护物高度为hx高度平面上保护范围的一侧最小宽度 ; ------避雷针高度影响系数；按设计手册规定h?30m,P?1；
hx------被保护物高度； h-------避雷针高度；
；
h0?h?D7PD------2个等高避雷针间距离。
所以，取P?1,hx?7.3m,h?28m时，可得rx?27.4m,bx?17.5m。
见1（b）图为中华人民共和国国家标准，建筑物防雷设计规范GB50057-94所规定的滚球法计算方法确定的保护范围 (如黑色的粗线所示) ，从图中保护范围可见，此时该变电站防雷保护不满足要求。 图中rx=h(2hr?h)?hx(2hr?hx)
r?hx(2hr?hx) 式中rx------避雷针在被保护物高度为hx的平面上的保护半径；
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此处，按设计规范规定取hx?45m,则rx?17m,r?25m。
多年来的实践证明折线法计算能满足电力行业的要求，而且与滚球法相比具有一定的优越性；如上例的变电站的防雷保护范围用滚球法计算则需要再增加一根避雷针才能满足保护范围要求。增加一根避雷针，则需增加投资近1．5万元,这就造成了不必要的浪费。
3、防止反击过电压
变电所内的大气过电压除来自雷电对配电装置的直接雷击和架空进线上出现的雷电浸入波外，还有来自于雷击避雷针或避雷线后反击到配电装置的反击过电压。为此，35KV及以下的配电装置不允许架设构架避雷针，土壤电阻率大于500Ω·M的地区，线路避雷线不允许进门型构架。对于设有独立避雷针的变电所，独立避雷针与配电装置带电部分和设备、构架接地部分的空气距离以及它们的接地装置的地中距离均应满足规程要求，一般空气中距离不小于5m，地中距离不小于3m。
4、接地装置的设计
接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，接地体的截面应经热稳定校验，计及材料的腐蚀程度，并考虑一定裕度后确定。一般35KV变电站水平接地体选用40mm×5mm扁钢，垂直接地体选用L50mm×5mm角钢，具体的设计原则可归纳总结如下：
4.1 避雷针接地装置与道路或出入口等的距离不应小于3m，否则应采取措施，铺设砾石或砾青地面。
4.2 独立避雷针的接地装置与主接地网的距离不应小于3m。接地电阻值不应大于10欧，当实际接地电阻大于上述值时，可采取加钻深孔或将接地带引至围墙外敷设一小接地网。
4.3 主接地网的接地电阻值应不大于4欧，当实际接地电阻值大于上述值时，采
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取加钻深孔或将接地带引至围墙外敷设一小接地网。
4.4 接地装置埋深度为0.6米为宜,接地网的外缘须闭合，外缘各角应做成园弧型，园弧半径应大于5米，回田土取土壤电阻率低的田园土，予留好引线，以备设备接地，扁钢搭接长度大于宽度的2倍。
4.5 电缆沟支架与水平接地体连通。
4.6 各种电气设备外壳，构架支架均须可靠接地。 4.7 接地网应与土建基础钢筋连接。 参考文献：
[1 ]水利电力部,西北电力设计院 .电力工程电气设计手册[M],北京:水利电力出版社 1989
[2 ]谈文华 实用电气安全技术[M], 北京：机械工业出版社 1996 .197-213 [3]DL/T620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 水利电力出版社 [4 ] DL/T621-1997 交流电气装置的接地. 水利电力出版社 [5] 中华人民共和国国家标准，建筑物防雷设计规范GB50057-94
作者简介:杨胡萍(1964-),女,江西九江人,副教授,硕导,从事电力系统自动化的教学和研究工作.
Designation and Research of Lightning Protection and Earth-termination system for Village Substation Yang Hu-ping1,Chen ping2
(1.Nanchang
University,Nanchang330029;2.Jiangxi
Power
Designation
Institute,Nanchang,330006)
Abstract:One of the important engineering of the electric power industry is village
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