风电场升压站的防雷与接地研究

发表时间：2018-07-09T10:32:39.483Z 来源：《电力设备》2018年第8期 作者： 闫江南

[导读] 摘要：文章在对风电场升压站进行介绍的基础上，分析风电场升压站中雷电造成的危害，以及进行防雷的基本方法，重点对风电场升压站电气设备的接地问题进行分析。

五凌电力新疆分公司布尔津风电场 新疆阿勒泰地区布尔津县 836600

摘要：文章在对风电场升压站进行介绍的基础上，分析风电场升压站中雷电造成的危害，以及进行防雷的基本方法，重点对风电场升压站电气设备的接地问题进行分析。

关键词：风电场；升压站；防雷与接地 1引言

随着国民经济的发展，电力的地位变得尤为重要，电力给人类的生活带来了方便，生活中各种生活基础设施基本上都和电有关系。我们生活的周边环境随处可见电力设施，在这些电力设施中变电站是核心的一个环节，它对电网的安全可靠运行起着决定性的作用。风电场升压站也是变电站的一种形式，升压站的设计包括土建、电气两大部分，其中电气部分设计可分为升压站总体情况分析、主变压器的选择、主接线方式的设计、短路计算、设备选择、厂用电设计、防雷与接地设计等。 2风电场升压站概述

升压站一般是发电厂，把低电压变为高电压，送到更高等级的电压输电系统，然后在分配到电网中，实现资源共享，是整个电力系统的基本生产单位。升压站不仅仅包括电能生产、升压变换的部分，还包括自身消耗电能的部分，即场用电。风电场的场用电的来源主要是从电网的下网电量，即：从电网中购买电量。因为风电场的风比较随时性、不稳定性不可能时时有风来保障风电场中的用电。在无风时，风电场的生产用电、生活用电等都需要从电网获取。 3风电场升压站的防雷问题分析

雷电放电过程中，呈现处电磁效应、热效应以及机械效应，对于建筑物和电气设备有很大的危害。防雷的基本方法概括起来有两种：一是采用避雷针、避雷线、避雷器等设备，把雷电引向避雷装置自身并泄入大地，以削弱其破坏力；另一种是要求设备有一定的绝缘水平，以提高抵抗雷电的破坏能力。两者恰当地结合就可以防止或减少雷害事故，确保电力系统的安全。 3.1直击雷保护

为了防止雷直击于发电厂、变电站，一般采用避雷针或避雷线进行保护。由于发电厂、变电站中要求被保护的物体比较集中，所以一般采用避雷针保护。避雷线多用来保护输电线路。保护应满足以下两个基本原则：应使发电厂、变电站内所有被保护设备置于避雷针（线）的保护范围以内，以免遭受直接雷击；当雷直击于避雷针（线）时，雷电流很高的对地电位在避雷针（线）上产生。当保护的设备与避雷针之间的距离过近时，有可能产生放电，将高电压强加于被保护设备上，被保护设备由于承受不了这么高的电压，导致设备损坏酿成事故，这种现象叫反击。因此，采取有效措施预防反击现象的发生，对保护设备是很有必要的。

在进行防雷与接地设计时除了装设避雷针还应装设辅助接地装置。为了避免雷电击中避雷针时所产生的高电位，沿着接地网传向变压器接地点时产生反击事故，主变压器接地装置与辅助接地装置之间的接地网连接距离不应小于15m，使其在传播的行程中逐渐衰减。对110kV以上等级的变电站避雷线允许与构架相连，对35kV以下的变电站避雷线不能与其构架相连。行业标准DL/T620-1997建议，若土壤电阻率不大于500Ω.m，则可相连。 3.2雷电入侵波保护

雷电波侵入是利用架空线路或金属管道的导电作用对雷电进行传导，若有雷电波碰触这些管线就可能导致雷电波侵入屋内，对人身安全或设备造成危害。雷电波侵入主要有三种形式：一、当直击雷击中架空金属导线，携带高电压的雷电波沿着导线向两边进行快速传播进而进入室内，对室内设备造成损坏。二、感应雷携带高电压脉冲，在各种架空线路上感应出高电位，以电波的形式沿着线路传播进入室内，对室内设备造成损坏。三、当雷击中建筑物或建筑物附近时，通过接地网时将产生高电位，这种高电压通过设备及建筑物的接地装置传入室内，并沿着线路四处扩散，将导致大范围的设备损坏。根据以往统计数据分析，雷电入侵波侵入变电站是比较常见的，限制雷电过电压最常用手段是在变电站侧采取安装避雷器。 4风电场升压站的接地探讨

接地设计，接地的主要作用有以下几点：系统正常情况下保障升压站安全运行；系统短路故障状态下，保障人员安全和设备不受损害；雷电入侵时，保障人员及设备的安全；防止设备金属外壳带电，以及释放金属外壳或构架上积累的静电，防止触电和影响系统稳定运行。

4.1电力设备的接地电阻允许值

中性点直接接地系统中，电压为1千伏以上时，由于线路电压高、接地电流很大。若发生电气设备单相本体对地短路时，则电气设备及其接地装置附近将产生高电压，人若碰触或产生跨步电压将导致触电，为了保证人身安全，要求接地电阻应满足：。式中，I为流经接地装置的入地短路电流；R为考虑到季节变化的最大接地电阻，根据以往的测量试验还应满足：当I大于4000A时，R应小于或等于0.5Ω；若土壤电阻率很高，R最大不得超过5Ω。

在中性点间接接地系统电力设备的接地电阻，其电气设备对地安全电压，需要对低压侧电气设备接地情况和高压侧电气设备接地具体情况综合判定是否采取共同接地装置而定。当接地网与1000V及以下设备公用接地时，接地电阻：，并且要求R不应大于4Ω。当接地网用于1000V以上设备时：，并且要求R不应大于10Ω，但对于高土壤电阻率地区，允许提高。

上述两式中，在任何情况下，要求接地电阻一般不得大于10Ω。I—经接地网电流入地中的最大短路电流，A。R—考虑季节变化的最大接地电阻，Ω

当电压在1000V以下时，中性点直接接地及中性点不接地系统中的电气设备的接地电阻均不应超过4Ω。 4.2架空电力线路杆塔的接地电阻允许值

在35kV以上装设有避雷线的线路中。当杆塔高度小于40m时，按照下表，当杆塔高度在大于等于40m时，取表中数值的50%。当杆塔高度在40m以上，但土壤电阻率大于2000 ，接地电阻又难于达到15Ω时，可增加到20Ω。若杆塔在40m以下，如果土壤电阻率很高，接地

电阻难于降到30Ω时，可采用6至8根总长不大于500m的放射形接地体或连续延长接地体，这样接地电阻可不受限制。 5结语

雷电分直击雷危害和雷电波入侵危害。通过对雷电危害的了解，采取相应的措施来保护升压站的电气设备。由于风电场地处我国西北部高寒戈壁地区，接地电阻值偏大，这就要求采取相应措施来解决接地电阻值过大，不能满足电气设备的接地要求问题。 参考文献：

[1] 肖稳安,张小青.雷电与防雷技术基础.北京：气象出版社，2006年.1-22. [2] 齐虹.考虑风能资源分布的风电场优化设计.华北电力大学硕士论文.