浅谈矿区供电网络防雷接地改造

杨彩萍

（汾西矿业（集团）有限责任公司供用电分公司，山西介休 032000）

1 矿区供电网络现状

山西是我国的第一产煤、输煤大省，作为以煤炭产业为主导的汾西（矿业）集团拥有独立的供电网络，并且网络规模相当大。汾西（矿业）集团电网是以110 kV、35 kV、10 kV、6 kV等电压级组成的供电网，随着企业对电能的需求越来越大，对供电可靠性的要求越来越高，伴随着电网的发展，雷击供电线路引起的跳闸停电、打坏电气设备的事故也日益增多。许多矿井是重瓦斯矿井，极具危险性，供电的安全直接关系到通风系统的运转，一旦发生电网遭受雷害事故造成停电，通风系统停运，矿井内的瓦斯浓度会迅速上升，极易起火爆炸，不仅带来不可估量的经济损失，而且还严重威胁到矿工的生命安全[1-3]。

近年通过深入研究和分析已有输电线路和变电站防雷接地措施的缺陷和不足，结合已有输电线路和变电站的故障统计资料和线路走廊沿线的地理环境及雷电活动情况，并充分考虑雷击形式的多样性，针对输电线路和变电站设计出综合防雷措施，从根本上解决输电线路和变电站雷害事故多发的问题，具有非常好的实用性，为电网可靠、稳定运行提供了可靠保障，进而无形的提高了电网的经济效益，并可以在矿区其他供电线路上推广。

2 高压线路防雷改造措施

线路防雷改造是以“差异性、精细化、系统性”的防雷思路，由点到面，由单个设备防雷到系统防雷配合，引进先进技术和专利技术，合理选配使用防雷元件，重点防止雷电波对线路器件及变电站主要设备损伤，降低雷击跳闸率，提高供电可靠性。

（1）在输电线路绝缘子两端并联可调式过电压保护装置；加装可调式过电压保护装置可以改变接地短路电弧通道提高弧道绝缘恢复速度，促使接地电弧快速熄灭，降低了配电线路雷击建弧率，进而降低雷击跳闸率。

（2）杆塔接地改造，改造变电站进、出线前10级杆塔的接地装置，重点降低冲击接地电阻；实践证明，在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂的环形接地极，对降低杆塔的冲击接地电阻效果明显。

（3）线路进变电站段改造；设置进线段保护防止线路侵入波对变电所的危害。据调查绝大多数变配电所雷害事故都是由线路侵入的雷电过电压造成的，主要是线路的绝缘水平一般都较高，而变配电所电气设备绝缘水平较低，为配电线路与变配电所在绝缘配合上存在的矛盾，采用配电型可调过电压保护间隙：

1）设置线路进变电站的前10级杆塔为进线段保护，即从第10级起逐级降低过电压保护装置间隙动作值，至终端杆与变电站设备绝缘相配合；

2）对线路前10级杆塔架设耦合地线。一是增大避雷线与导线之间的耦合系数，从而减少绝缘子串两端电压的反击电压和感应电压的分量；二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。

3 变电站防雷改造措施

3.1 改造变电站接地装置优化防雷冲击接地

对变电站接地装置进行改造，特别是对防雷设备接地进行冲击接地优化。雷电流在通过引下线导向避雷针地网或变电站地网泄放时会因雷电流的通过而产生较大的电位差可能会引起反击。为了避免反击现象，需要对主要设备以及主要泄流装置铺设接地冲击均压环，同时接地均压环也可起到降低接地电阻和屏蔽干扰的效果，并在一定程度上起到等电位连接的作用。

（1）铺设接地均压环

如图1所示，沿变电站高压主控室铺设环形水平接地网，再在离环形水平接地网的外圈3 m处铺设另一根环形水平接地网，水平接地网的边角处应改造成圆弧形状避免尖角放电，然后再把两环形接地网如图所示每隔5 m连接起来，在联接处打入一根1.2～1.5 m的垂直接地极。

图1 柳西110 kV变电站接地网改造俯视图

水平接地体施加降阻剂。对水平接地体可先开挖如图2所示的沟槽，待沟槽挖好后可进行水平接地体的铺设和焊接，然后把水平接地体垫地，再倒入GPF-94高效膨润土降阻防腐剂粉，把水平接地体均匀的包裹在中间，在联接处打入一根1.2～1.5 m的垂直接地极；然后加水洇透，用细土回填，并分层夯实。如山区取水困难，也可施加干粉待下雨后让降阻剂自己吸收水份，但降阻剂的生效较慢，一般要待一个雨季之后。回填土切记不要用碎石，沙子和垃圾回填。

（2）稳定接地参数

图2 水平接地网改造剖视图

针对山西矿区土壤易干燥，保水性差的特点，和矿区变电站防雷接地装置的布局，用保水性能好，防腐性好的GPF-94高效膨润土降阻防腐剂，降低防雷设备冲击接地阻抗，改善冲击电位分布，稳定接地参数，确保在防雷设备动作时，在防雷接地装置上的电位升高不对被保护设备的绝缘构成威胁。

3.2 整改、规范、完善变电站内的防雷设备

（1）更换或拆除各种型号的组合式过电压保护器。

（2）规范避雷器的选型、试验、安装及运行维护，选择正规厂家生产的、参数合适的避雷器作为设备的防雷保护装置。

（3）改造存在问题的直击雷防雷措施。

（4）对电容电流超过10 A的变电站安装预调式消弧线圈进行补偿，使补偿后的残流小于系统的熄弧临界值。

（5）对35 kV主变压器，35kV系统电容电流不超标的变压器，为了防止线路三相进波打坏变压器绕组中性点，应对35 kV中性点套管引出安装35 kV氧化锌避雷进行保护。

3.3 完善、规范变电站防雷设备和接地装置试验

（1）定期采用正硧的试验方法对变电站的避雷器、计数器进行全面的预防性试验，通过试验及时淘汰不合格的防雷设备。

（2）采用正确的试验方法对变电站的接地装置的工频接地阻抗、跨步电压、接触电压、电位分布、设备接地导通等项目进行全面的试验。

（3）测量各站6～35 kV系统电容电流值，对电容电流超过10 A的变电站安装预调式消弧线圈进行补偿，使补偿后的残流小于35 kV系统的熄弧临界值。

3.4 强化完善变电站主设备的技术监督和管理

（1）加强充油设备的油色谱监督，常规的预防性试验项目并不能及时发现充油设备的潜伏性故障，而绝缘油的气象色谱分析则能在运行中通过分析油中微量特征气体的含量和比值及时发现主设备的潜伏性故障。要针对各类不同的设备制订绝缘油色谱分析的周期和标准，及时跟踪设备的运行情况，在故障的初期及时的进行处理和预防，从而防止主设备发生设备损坏事故。

（2）要对GIS组合电器采用先进行在线监督技术，当GIS内部有异常放电声音时可及时发现，及时报警，及时处理，避免事故发生。

（3）健全、完善变电站设备的技术档案和各站图纸资料，健全变电站的运行日志，对出现的雷害故障要从技术层面上深抓不放，找出存在的技术问题和防范改进措施并进行改造。

4 防雷接地改造取得的效果

随着集团公司煤炭主营市场的不断扩大，对各矿井下供电的安全性、可靠性和连续性提出了更高的要求，而矿井供电系统抵御雷电灾害的能力需要进一步提高，此次，通过以上防雷接地技术的改造，有效地解决了我矿区电网现有供电系统的隐患，避免了雷电事故的发生，进一步巩固了供电网络的安全可靠运行。

5 结语

人类步入21世纪，经济、科技等各个领域得到了高速发展，同时人们对于电力供应的要求与日俱增，而当下保障电力供应的安全、有序，是我国经济发展中的重要环节之一，而防雷接地工作是一项系统、庞大的工程，一旦出现问题将势必会对整个供电系统的安全、正常工作产生影响，所以加强输电线路、变电站的保护工作，避免雷电事故的发生，进而增加整个电网的可靠、安全程度，是一项造福于人民的崇高工作。

［1］谢广垒.220 kV高压输电线路防雷接地技术探讨［J］.机电信息，2011（27）：3-36.

［2］周兆华.220 V配电系统的防雷保护［J］.机电工程技术，2014（7）：215-217.

［3］吉智，吴雪冰，吴慎山.智能建筑的防雷接地设计［J］.现代建筑电气，2010（8）：41-44.