CN112563770A - 一种变电站独立避雷针接地装置及优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站独立避雷针接地装置及优化方法，属于电力工程接地技术领域，具体涉及一种变电站独立避雷针接地装置及其优化方法。确定了独立避雷针的基本形式和优化形式，且对接地装置与主地网的距离进行了安全验证，确定了独立避雷针接地装置与主地网的连接方式、避雷针与35kV及以下设备的距离要求，为独立避雷针的设计和施工提供了依据，防止或降低避雷针遭雷击时对被保护物反击放电的概率。
Description
技术领域
本发明属于电力工程接地技术领域，具体涉及一种变电站独立避雷针接地装置及优化方法。
背景技术
雷电类型很多，不仅有直击雷、感应雷，还有沿线路传入的雷电侵入波。避雷针是一种防止直接雷击的装置。它是通过尖端放电的原理，把雷电对大地的放电引向避雷针，放电入地。即对被避雷针所保护的对象来说，避雷针实际可称为引雷针，它以自身多受雷击，而使被它保护的对象免受雷击。因此，避雷针的防雷保护原理决定了避雷针只会选择引导强大的直击雷电流，使周围的被保护物不被击中。也就是说，在变电站中装设避雷针只能有效防止直击雷事故。
避雷针对防止变电站遭受直击雷损害发挥了巨大的作用，但同时也会产生避雷针反击过电压等副作用。雷电波击中避雷针时，在冲击电压作用下，避雷针上产生很高的感应电势。当人或其他设备与之接近时，该感应电势向人或其他设备放电，发生“反击”现象。据统计，全世界每年由此造成的直接经济损失在10亿美元以上，伤亡人数达5万多人。因此，“反击”现象绝对不可忽视。
避雷针可分为构架避雷针和独立避雷针两种。直接设立在构架上，利用变电站的接地网接地的避雷针称为构架避雷针。独立避雷针是指不借助其他建筑物、构筑物等，组装架设专门的杆塔(如铁塔)，并在其上部安装接闪器而形成的避雷装置。安装独立避雷针的原因是防止(或降低)避雷针遭雷击时对被保护物反击放电的概率，也因为这个原因一般建议独立避雷针采用与被保护物相分离的独立接地装置。如在空旷田野中的大型变配电站四周架设的避雷针就属于独立避雷针。独立避雷针高度从10几米到40多米不等。
从设备的安全性方面出发，避雷针的选择首推独立避雷针。但对于独立避雷针具有诸多要求，独立避雷针宜设置独立的接地装置，并且要求在非高土壤电阻率地区接地电阻不宜超过10Ω，独立的接地装置与主地网的距离不小于3m。但在相关接地标准中，针对接地装置的型式没有具体要求，只是对接地电阻值的限定上做了要求，导致实际工程设计和施工中，各种型式和材料五花八门，因此急需针对现有独立避雷针接地装置型式进行优化。
发明内容
本发明提供了一种变电站独立避雷针接地装置及优化方法，在雷击避雷针，冲击大电流入地时，保障变电站内人身和设备的安全。
为达到上述目的，本发明所述一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，包括：
1)避雷针接地装置水平基本型式：采用水平接地网格作为接地装置；
2)避雷针接地装置的材料：采用不锈钢制作避雷针的接地装置；
3)独立避雷针接地装置与变电站主地网距离大于等于3m；
4)避雷针与35kV及以下设备的距离：当避雷针与主地网连接时，避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与接地网的地下连接点之间，沿接地体方向的长度大于等于15m。
进一步的，独立避雷针接地装置型式的优化方法为：提高水平接地网格(1)的网格密度，当通过网格的密度的方式不能满足接地装置的接地电阻设计要求时，增加水平射线(4)以及垂直接地极，使接地装置的接地电阻满足设计要求。
进一步的，当受限于变电站地形限制，不能满足避雷针接地装置与变电站主地网的距离要求时，根据避雷针接地装置所在地区雷电活动规律以及土壤特性，计算避雷针接地装置与主地网的最小安全距离。
进一步的，对于重要地段采用铜制作避雷针的接地装置。
进一步的，独立避雷针接地装置连接主地网。
进一步的，独立避雷针接地装置连接主地网采用多点多条连接的方式。
进一步的，在避雷针至主地网的地表铺设卵石层或者铺设水泥路。
一种变电站独立避雷针接地装置，包括方形的接地网格，所述接地网格采用不锈钢或铜制成，所述接地网格与变电站主地网距离大于等于3m。
进一步的，水平接地网格的四个顶点连接有水平射线。
进一步的，水平接地网格的四个顶点连接有垂直接地极。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
确定了独立避雷针的基本形式和优化形式，且对接地装置与主地网的距离进行了安全验证，确定了独立避雷针接地装置与主地网的连接方式、避雷针与35kV及以下设备的距离要求，为独立避雷针的设计和施工提供了依据，防止或降低避雷针遭雷击时对被保护物反击放电的概率。
进一步的，避雷针处至主地网的地表铺设卵石层或者铺设水泥路，以降低跨步电压。
进一步的，考虑到两者的连接牢固以及日后的腐蚀作用，采用多点多条连接的方式。
附图说明
图1为独立避雷针接地装置示意图。
附图中：1、接地网格，2、接地装置中心位置，3、单元网格，4、水平射线。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种变电站独立避雷针接地装置的优化方法，包括以下内容：
(1)避雷针接地装置的材料
采用不锈钢来制作避雷针的接地装置，对于高腐蚀性等特殊或重要地段可采取耐腐蚀性好的铜等材料制作。
(2)避雷针接地装置水平基本型式
在地形允许的情况下，使用正方形网格型式的接地装置，即采用水平接地网格1，水平接地网格1包括多个单元网格3。
(3)独立避雷针接地装置的优化型式
优化措施首选增加水平接地网格1的密度，即减小正方形单元网格3的边长，正方形单元网格3的边长为考虑经济效益下的最小边长。当仅通过减小正方形单元网格3的边长还不满足接地装置的接地电阻设计要求时，接下来辅助在接地网四个边角处向外延伸增加水平射线4以及垂直接地极。最终使接地装置的接地电阻满足设计要求。
(4)独立避雷针接地装置与主地网的距离
现有规程中规定独立避雷针接地装置与变电站主地网距离至少3m。通过仿真计算可知，3m的距离可满足100kA以内的雷电流注入的安全要求，这已经远远满足工程实际安全运行的要求。因此可采用3m的距离要求进行设计和施工。
在受限于变电站地形限制，不能满足至少3m距离的情况下，可以根据当地雷电活动规律以及土壤特性，通过仿真计算得到避雷针接地装置与主地网的最小安全距离，作为设计和施工的依据。
(5)独立避雷针接地装置与主地网的连接方式
在极端情况下，独立避雷针接地装置必须要连接主地网。对于不同的连接方式，主地网上的地电位升基本相差不大，考虑到两者的连接牢固以及日后的腐蚀作用，采用多点多条连接的方式。
(6)避雷针与35kV及以下设备的距离要求
不管是独立避雷针还是构架避雷针，当避雷针与主地网连接时，避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不小于15m。
(7)避雷针与地网的地表安全措施
从人身安全角度出发，避雷针处至主地网的地表铺设卵石层或者铺设水泥路，以确保降低跨步电压。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，包括：
1)避雷针接地装置水平基本型式：采用水平接地网格(1)作为接地装置；
2)避雷针接地装置的材料：采用不锈钢制作避雷针的接地装置；
3)独立避雷针接地装置与变电站主地网距离大于等于3m；
4)避雷针与35kV及以下设备的距离：当避雷针与主地网连接时，避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与接地网的地下连接点之间，沿接地体方向的长度大于等于15m。
2.根据权利要求1所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，独立避雷针接地装置型式的优化方法为：提高水平接地网格(1)的网格密度，当通过网格的密度的方式不能满足接地装置的接地电阻设计要求时，增加水平射线(4)以及垂直接地极，使接地装置的接地电阻满足设计要求。
3.根据权利要求1所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，当受限于变电站地形限制，不能满足避雷针接地装置与变电站主地网的距离要求时，根据避雷针接地装置所在地区雷电活动规律以及土壤特性，计算避雷针接地装置与主地网的最小安全距离。
4.根据权利要求1所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，对于重要地段采用铜制作避雷针的接地装置。
5.根据权利要求1所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，独立避雷针接地装置连接主地网。
6.根据权利要求5所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，独立避雷针接地装置连接主地网采用多点多条连接的方式。
7.根据权利要求5所述的一种变电站独立避雷针接地装置优化方法，其特征在于，在避雷针至主地网的地表铺设卵石层或者铺设水泥路。
8.一种变电站独立避雷针接地装置，其特征在于，包括方形的接地网格，所述接地网格采用不锈钢或铜制成，所述接地网格与变电站主地网距离大于等于3m。
9.根据权利要求8所述的一种变电站独立避雷针接地装置，其特征在于，所述水平接地网格(1)的四个顶点连接有水平射线(4)。
10.根据权利要求8所述的一种变电站独立避雷针接地装置，其特征在于，水平接地网格(1)的四个顶点连接有垂直接地极。
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