关于牵引变电所防雷接地系统的探究

关于牵引变电所防雷接地系统的探究【摘要】本文首先通过对变电站接地设计的必要性做了简单的介绍，然后系统的分析了常见的几种雷击原因，最后阐述了牵引变电所防雷接地的措施。【关键词】牵引变电所，防雷接地，措施一、前言雷电所带来的危害越来越大，对雷电的防护已成为保证变电所的重要措施，雷害多发地段就是微电子设备和微电子设备集中的区段，随着科技的发展，电子设备越来越多地应用于各种系统，所以牵引变电所防雷接地系统的探究就显得非常的重要。二、变电站接地设计的必要性接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。三、常见的几种雷击原因1、电源线引入雷电雷电引起的瞬时高电压，若不加以遏制，直接由电源线引入信息系统及二次设备，将影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高，严重时甚至损坏模块，烧坏元器件(IC)。2、通信线及网线引入雷电由雷电引起通信线两端设备之间电位差直接作用于相对脆弱的串行通信口，损坏RTU、综自及与其通信设备的串行口，严重时损坏整个功能板及MIS系统。3、二次电缆引入雷电直接与一次设备相连的二次连接电缆感生的感应过电压作用于RTU及综自的各隔离板，击穿隔离板输入隔离器件，造成板件损坏。4、接地不规范由于接地不规范，不同接地点之间雷电时易形成较高的电位差，产生的电磁干扰影响二次设备运行，损坏二次设备模板；同时，雷电引起地电位升高，亦通过设备接地线引入二次设备，过电压同样损坏二次设备模板。布线、走线不规范。由于通讯网络线布线杂乱，电源线与信号线交织，产生了线间电容和感应电压干扰。雷电和开关操作瞬间电压过大就对设备的安全运行带来严重的安全隐患，易损坏通讯接口。5、侵入雷干扰从电压互感器和电流互感器传来的干扰电压都低于国家规定的二次设备抗干扰标准GB/T14598的相关指标，这证明二次设备还是能够经受住操作过电压干扰的，但是高频通道却是一个薄弱环节，当前许多变电站采用载波通道来传送远动数据，在遭受雷击时RTU的通讯端口就会出现损坏，通常都是通讯板上的滤波电容或者接口芯片损坏，原因是RTU上都是弱电设备，最高电压为24V，按照电子元件最高3倍额定电压的耐压标准，RTU通讯接口最高只能承受72V的雷电波。后来采取在RTU信号端口前加信号避雷器的措施，该类故障大为减小。四、牵引变电所防雷接地的措施1、变电所的外部防雷（一）、接闪器接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体，其形式有避雷网(带)、避雷针、金属屋面等。避雷网(带)应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，并按变电所的防雷等级在整个屋面组成。根据雷击变电所部位的规律，在变电所上装设避雷针(网、带)，就能可靠吸引强雷和弱雷。屋面避雷网(带)一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件，敷设应平正顺直、固定可靠，搭焊长度应满足规范要求。避雷网(带)在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理，避雷带在女儿墙敷设时，一般敷设在女儿墙的中间，当女儿墙宽度较大时，应将避雷带移向女儿墙的外侧处为宜，因为女儿墙的外沿易受雷击。（二）、引下线引下线的作用是将避雷网(带)与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路，通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿变电所四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。（三）、接地装置接地装置包括接地体和接地线。接地装置的优劣与接地电阻和接地方式有关。为便于与各种入户金属管道相连，降低跨步电压，变电所防雷接地一般采用周圈式接地。防雷接地应尽量利用自然接地体作为接地装置，只要基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%，基础外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，可利用基础内钢筋作接地装置否则应加设人工接地装置。牵引变电所通常利用桩基础、箱形基础作接地装置，这些基础连成的接地网有较大的电容，其冲击阻抗很小。施工中通常将桩基的抛头钢筋与承台板主筋焊接，并与承台上作为引下线的柱钢筋焊通，再与整个底板内钢筋或地梁中的钢筋互相连通，将桩基主筋与地梁主筋焊接成一个闭合的水平接地网，以形成均压。由于防雷装置直接装在建、构筑物上，变电所防雷接地与电气设备接地等无法隔离。通常变电所的防雷接地与电气设备的接地、微电子设备接地均应连接成统一的接地系统。2、变电所内部防雷（一）、等电位联结等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、变电所的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。为保证变电所内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使变电所地面、墙板和金属管、线路等都处于同一电位，为此钢筋混凝土变电所应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。牵引变电所物内各种金属导体和管道如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位连接；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；变电所各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位连接，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”。（二）、合理的屏蔽变电所中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。对有大量微电子设备房间要采取屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳—屏蔽体本身有关，还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响，应采用金属管布线，这样防止雷电反击的能力强，对防各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于牵引变电所物的中心部位(其雷电电磁场强度最弱)，避免靠近做为引下线柱筋的位置，缩小干扰的范围。3、加强线路绝缘由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔，这就增加了杆塔落雷的机会。高杆塔落雷时，塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大跨越当导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。4、采用差绝方式此措施适宜于中性地点不接地或经小弧线的接地的系统，并且导线为三角形排列的情况。所谓差绝缘，是指同一杆塔上三相绝缘有差异，下面两相交之最上面一相各增加一片绝缘子，当雷击杆塔上或者导线上，由于导线上相对较弱的先击穿，雷电流经杆塔大地，避免两相闪络。五、结束语雷雨季节发生雷害直接影响变电所安全的时有发生，牵引变电所的防雷引起了相关部门的极大重视，在牵引变电所防雷接地系统的研究中要综合雷电防护方法是在全面考虑雷电损坏信号设备的各种可能途径的基础上进行。参考文献[1]乃远程.浅谈计算机网络系统的防雷设计[J].气象研究与应用，2007[2]梁华．建筑弱电工程设计手册［Z］．北京：中国建筑工业出版社，2000[3]刘国林．综合布线系统工程设计（修订版）［M］．北京：电子工业出版社，2001