电力配电系统的防雷与接地技术探析韩斌

电力配电系统的防雷与接地技术探析韩斌

(国网山东省电力公司梁山县供电公司山东梁山272600)

摘要:近年来随着电网的改造,电网的可靠性得到了提高,但雷电造成电网设备事故,损失还是比较严重的。因此,为了减少雷电感应致使电力设备的损坏,避免直接和间接的重大经济损失,有必要对供、配电系统的防雷与接地技术进行研究,并采取有效的防雷措施。

关键词:电力配电系统;防雷接地;技术

1.雷击现象及其主要危害

雷击是自然界中一种常见的放电现象。大气中存在大量的正负电荷雷云,当带有异种电荷的雷云相互之间的距离接近至一定程度之后,或者雷云与大地凸出物接近至一定的程度之后,电场将会在凸出物与雷云之间的空间击穿,从而出现强烈的气体放电现象,产生闪电、雷鸣等。雷击通过直击雷、感应雷或者雷电侵入波等形式给人畜造成伤亡;使得电力线路、发电设备或者电力设备等产生高压冲击,直接影响到设备的绝缘层,形成短路、爆炸以及火灾等问题,最终造成大面积的停电故障。同时,在雷击过程中还产生了强大的电排斥力、电磁推力等作用,可能会对建筑物产生结构性的破坏,使建筑物倒塌。

2.配电系统接地防雷击系统的主要形式

2.1TN-S接地防雷系统

在TN-S接地防雷系统中,其N线与PE线是相互独立的,其中,外露能够导电的部分均是与PE线进行直接连接,并形成了三相五线制系统。就目前而言,TN-S接地防雷系统在整个配电系统应用最为普遍,然而在实际应用过程中,因耗材多,造价高,且将形成的三相不平衡系统用作单项使用时,极易在N相线上产生较高的电位。为此,在具体设计过程中,应将总开关与末级开关的N线断开,并使用两级开关的形式,确保整个系统的稳定性,这样一来,势必会造成投资成本的上升。

2.2TN-C接地防雷系统

在TN-C接地防雷系统中,其N线与PE线则整合形成了一根PEN线,其中,外露能够导电的部分均是与系统的PEN线进行直接连接。因在TN-C接地防雷系统中,其N线是不能断线的,所以,在进入建筑物结构内部之前,必须对者PE线或者N线采取重复接地操作。在实际应用过程中,该系统能够为三相负荷提供一个基本平衡的运行环境,能够在容量相对较小的单220V的移动用电设备或者便携式设备中使用。

2.3TN-C-S接地防雷系统

在整个TN-C-S接地防雷系统中,其N线与PE线只有一部分是共同使用的,另一部分则运用了局部保护线的形式。也就是说,与TN-C系统相比,系统的前半部分是相同的,而系统的后半部分则是运用了与TN-S系统相同的构造,TN-C-S接地防雷系统集中了上述两个系统的特点。该种防雷接地设备主要对于配电系统的末端设备比较适用,并在数据处理过程中使用的比较广泛。所以,TN-C-S接地防雷系统能够在普通民用建筑及工业企业等得以大量使用。如果在整个配电系统中,其负荷设置相应的漏电开关,并且在干线末端采用接零保护时,其对于民用住宅小区也是比较适用的。

3.接电保护设计

3.1工作接地

在常规条件下,当电力系统中出现电抗、电阻以及避雷器和接地装置直接相连的情况时,很容易出现电流过大的情况,如果不迅速切断设备就会导致设备损坏甚至引发局部能量过高导致火灾。而工作接地的作用就是通过将电能导入低下降低电气设备与电线上的电流,从而避免事故的发生。

3.2重复接地

通过零线上的点与金属进行连接的方式实现连接,在出现碰壳与接地短路等故障时就可以通过降低零线的电压来实现保护设备的效果。在电力系统的设定过程中,重复接地不但可以实现多层保护,同时还可以将电力系统通过双向保护的方式进一步提升输电线路的抗干扰稳定性,对于提升输电线路建设的经济性也具有一定的帮助。在重复接地装置的建设过程中,要充分重视工地接地以及保护接地等流程的配合工作,通过完成安全防护指令来有效降低输电线路的故障率。

3.3保护接地

接地保护的主要优势是针对电气设备外壳带电的特殊情况,通过保护的方式让流经的电流直接导入地下,防止外壳电压导致人员伤亡。这种接地保护技术的特点是电阻足够小且接地势能无穷小。在实际应用过程中,保护接地处理既是最常见也是最有效的保护装置,其在电力配电系统设计与建设中都占据着重要的地位。

3.4保护接零

保护接零工作的主要内容是通过将电气设备的外壳直接与变压器以及发电机进行连接,其使用的是中性线。另外,在一些特殊情况先保护接零还会将电气设备外壳与直流回路的接地中线进行连接。这样一来在出现短路时就可以有效保护装置免受高压电的影响,同时还可以有效避免人体触电。随着技术的不断发展,当前一些电厂也逐步开始使用智能感应技术,从而有效提升高压输电线路的监控水平,进一步提升输电线路的运行安全性。

4.接地体防护

4.1防腐要求

接地体的表面防腐十分重要,其不但会影响接地体的电阻稳定性,同时对于其整体接地效率也会产生较大的影响。接地体需要直接接地,所以在土壤、水和空气中十分容易受到腐蚀影响,所以要想保持其30年的使用寿命,就必须重视防腐处理的相关工作。

4.2加降阻剂

根据接地体的设计需求,个别情况下可能需要添加降阻剂以实现其功能。降阻剂作为一种增加接地导体截面的特殊材料,其主要是由电解质、润滑剂、填充材料以及固化剂等内容物组成。由于降阻剂在添加过程中可以通过析出无机盐的方式来有效降低土壤周围的电阻率,所以会在很大程度上污染土壤与地下水源,同时还有腐蚀接地体的情况出现。

4.3换土降阻

换土降阻是一种较为新型的降阻模式,其通过使用低电阻率的土壤作为实现接地网的基本材料,能够有效降低接地体周边的土壤电阻。从降阻效果上来看,如果能够选择到较为理想的土壤,可以有效降低阻值并达到设计的需求。另外,换土降阻工艺难度相对较小,通过接地网敷设时进行回填夯实即可。特别是在建设成本方面,换土降阻并不需要大量的投资,仅需要一些低电阻的土壤,而这些土壤在地下深藏挖掘时很容易获得。

5.接地保护措施

5.1电厂配电接地电阻稳定性

电厂配电接地电阻数值的稳定性会直接影响设备的漏电保护水平以及电压的稳定性,如果接地保护电阻在使用过程中一直持续波动,其就不能够作为继续施工的信号,必须进一步完善电阻设置,符合设计要求且电阻数值相对稳定后才可以继续施工,否则就会严重影响后续项目的有效开展。

5.2电厂配电接地保护与接零保护的选择

电厂配电接地保护工作与接零保护工作在针对电力配电系统的防雷与接地保护中各具有特色与优势,但是在建设之前一定要根据电厂配电设备的具体要求选择相应的接地保护技术,切勿两种技术同时使用,不但无法达到预期的保护效果还会导致建设成本提升,影响项目建设的综合经济效益。另外,电厂的建设过程也就是电厂配电建设的过程,不可分开建设,否则无法保证电厂的稳定安全也会影响到供水等项目的处理与实施。

5.3自然接地体

在设计与施工过程中通过自然接地体进行接地设计可以有效降低投资资金。但是在自然接地体的选择过程中一定要综合考虑其稳定性,是否能够达到电阻数值符合设计需求与稳定条件,如果以上两点均具备那么即可视为有效,不需要加装人工接地装置也可以完成接地设计的根本目标。

结语

供配电系统接地保护总体的设计理念就是降低人们在日常使用电器时的触电几率。随着电力企业的不断完善,变电站逐渐开始自动化的演变,这种演变以施工用电和电气设备的增多为主要表现。

参考文献:

[1]黄小菊.浅谈配电系统的防雷与接地问题[J].民营科技,2011,(7).

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