变电站防雷接地教学课件

变电站防雷接地教学课件第一章变电站接地基础概述变电站接地系统是电力设备安全运行的重要保障，它能有效防止雷电和电气故障对设备和人员造成的伤害本章将介绍接地系统的基础知识，帮助您理解接地系统的重要性和基本原理接地网的重要性安全防护核心系统稳定保障电位平衡作用接地网是变电站交直流设备及防雷保护的核作为电力系统安全运行的关键隐性工程，良接地网能均衡分布地面电位，减少电位梯心部分，能有效防止设备带电、降低接触电好的接地系统能快速泄放雷电流和故障电度，降低设备间电位差，防止电击事故和绝压和跨步电压，保障工作人员安全流，防止设备损坏和系统崩溃缘击穿变电站接地面临的挑战电压等级提升带来的风险•特高压系统中，故障电流可达数十千安•地电位升高值显著增加，威胁设备安全•接触电压和跨步电压控制难度增大设计施工复杂性•复杂地质条件下接地设计难度高•施工质量控制要求严格接地电阻的物理意义与计算接地电阻基本公式影响接地电阻的主要因素R=ρε/C•土壤电阻率（ρ）不同地质条件差异大•接地体面积（S）面积越大，电阻越小•R接地电阻值，单位为欧姆（Ω）•接地体埋深（H）深度增加可降低电阻•ρ土壤电阻率，单位为欧姆•米（Ω•m）•接地体形状接地网形状影响电流分布•ε介电常数•C接地体电容变电站接地网结构组成接地网是由水平和垂直接地体组成的复杂网络系统上图清晰展示了接地网的主要结构，包括主接地网格由水平埋设的导体形成的网格结构接地环围绕变电站设备区的闭合导体环垂直接地极深入地下的金属棒或管引下线连接设备与接地网的导体接地电阻降低的两大途径增大接地体几何尺寸改善土壤电学性质扩大接地网面积是降低接地电阻最直接有效的方法根据理论计算，接通过人工方法降低土壤电阻率，可在有限空间内实现理想接地效果地网面积扩大4倍，接地电阻可降低约50%•添加低电阻率材料（盐、炭粉等）•增加水平接地体长度和网格密度•保持土壤适当湿度•增加垂直接地极数量和深度•利用深层低电阻率土壤•形成三维立体接地网结构接地网组成详解接地环接地极（体）引下线围绕变电站设备区的闭合导体环，起辅助作用•均衡电位分布深入地下的金属导体，起主导作用连接设备与接地网的导体•控制跨步电压•直接接触低电阻率土层•确保设备安全接地•形成完整接地回路•扩大接地面积•提供雷电流泄放路径•提高接地效果第二章接地电阻降阻方法详解本章将详细介绍变电站接地电阻的各种降阻技术和方法，包括传统方法和现代创新技术，帮助工程技术人员在不同条件下选择合适的降阻策略增大接地网面积的效果倍倍450%1675%面积增加电阻降低面积增加电阻降低当接地网面积扩大到原来的4倍时接地电阻降低约一半，效果显著当接地网面积扩大到原来的16倍时接地电阻降低约四分之三增大接地网面积是最基本、最可靠的降阻方法，但随着面积增加，降阻效果呈递减规律实际工程中，需结合场地条件和经济因素，确定合理的接地网规模增加垂直接地体的作用垂直接地体的优势•可达到低电阻率的深层土壤•占用地面空间小，适合场地受限情况•当垂直接地体长度与网尺寸相当时，电容显著增加•有利于雷电流的快速分散，改善冲击接地特性应用限制•在大型接地网中，垂直接地体的降阻效果相对有限•施工难度较大，成本较高•在岩石地层中难以应用人工改善土壤电阻率土壤处理原理常用降阻材料通过置换高电阻率土壤或添加低电阻炭粉低电阻率，不易流失，但成本率材料，改善接地体周围土壤的电学较高特性，理论上可降低接地电阻约盐类效果好但易流失，需定期补充50%膨润土保水性好，稳定性高专业降阻剂综合性能好，长期稳定施工方法深埋接地体的应用深埋接地的原理利用地层深处土壤电阻率通常低于表层的特性，将接地体埋入深层低电阻率区域，提高接地效果适用条件•表层土壤电阻率高，深层低的地区•场地面积受限，无法扩大水平接地网•低频信号环境，对交流电阻有特殊要求实施注意事项•深度通常在10-100米，需专业钻井设备•对交流电阻降低效果有限，主要适合直流和低频场合敷设水下接地网1水下接地原理利用水体（如湖泊、河流、海洋）电阻率低的特性，将接地体敷设在水下，实现低接地电阻水体电阻率通常为10-100Ω•m，远低于干燥土壤2技术优势•接地电阻低，典型值可达

0.1-

0.5Ω•施工相对简便，成本效益好•接地电阻季节性变化小，稳定性好•可有效避开高电阻率地层实施要点利用自然接地体建筑钢筋骨架金属管道系统电缆金属护套变电站建筑物的钢筋混凝土基础可作为自然接地埋地金属管道（如给水管、排水管）具有良好的电力电缆和通信电缆的金属护套和铠装层可利用体，其广阔的接触面积和深入地下的结构有利于导电性和大面积接地特性，可作为辅助接地体为自然接地体，特别是长距离埋地电缆，其接地降低接地电阻需确保钢筋间的电气连续性和与连接时需考虑防腐和电化学腐蚀问题，采用适当效果显著需注意避免形成闭合回路导致的循环接地系统的可靠连接的连接方式电流问题利用自然接地体是一种经济有效的辅助降阻方法，能增强接地带连接和电流分流效果但自然接地体不能替代专门设计的接地系统，应作为主接地网的补充不同降阻方法对接地电阻影响对比左图清晰展示了各种降阻方法的效果对比从图中可以看出水下接地网效果最显著，可将接地电阻降至

0.1-

0.3Ω深井接地在特定地质条件下效果良好，典型值

0.3-

0.8Ω大面积网格接地稳定可靠，典型值

0.5-

1.0Ω化学降阻处理辅助效果明显，可降低30-50%实际工程中，往往需要综合运用多种方法，根据场地条件、技术要求和经济因素，选择最优降阻方案第三章变电站接地网设计与施工要点本章将详细介绍变电站接地网的设计流程、施工技术和质量控制要点，为工程实践提供系统指导接地网设计与施工是一项专业性强、技术要求高的工程，直接关系到变电站的安全运行和防雷保护效果本章将结合规范要求和工程实践，全面阐述接地网设计与施工的关键环节和注意事项接地电阻设计规范123一般区域标准特殊区域标准新规范发展根据《电力设备接地设计技术规程》在高电阻率地区（如岩石地区、高原地新版国家标准更加注重安全电位控制，将接SDJ8—79要求，变电站接地网接地电阻一区），允许接地电阻最高达5Ω，但需采取地电阻与地电位升高、接触电压、跨步电压般不应大于

0.5Ω特殊防护措施等多项指标结合考虑，形成完整的安全评价体系•35kV及以上变电站≤

0.5Ω•增加安全距离•10kV变电站≤

1.0Ω•加强设备绝缘•通信设备接地≤

4.0Ω•安装额外保护装置•控制接触电压和跨步电压接地电阻值是设计和验收的重要指标，但不应仅以接地电阻值作为唯一标准，还需综合考虑电位分布和保护效果接地电阻与安全电位控制接地电阻与地电位升高安全电位控制要点接地电阻与入地电流的乘积决定了地电接触电压控制人体可能接触到的电压位升高值规范要求控制接地故障时地不超过安全限值电位升高不超过2000V，这是保障人身和跨步电压控制人在接地网附近行走时设备安全的重要指标两脚间的电位差等电位连接所有金属部件连接到接地系统，消除电位差式中UGPR为地电位升高值，If为入地电位梯度控制通过合理布置接地网，故障电流，Rg为接地电阻减小电位梯度接地电阻非唯一安全指标，需验算接触电势和跨步电压，确保在最不利条件下不超过人体安全限值短路电流与接地电流分流分析系统短路总电流1架空地线分流2（40-60%）设备接地引下线分流3（10-20%）接地网入地电流4（20-40%）短路故障时，电流通过多种路径流入系统架空地线分流作用显著，可大幅降低入地短路电流，这是接地系统设计中必须考虑的重要因素接地电流分流计算公式式中Ig为入地电流，If为故障电流，Sf为分流系数（通常为

0.2-

0.4）准确的分流分析有助于合理确定接地系统设计参数，避免过度设计或安全裕度不足土壤电阻率测量与设计依据测量方法数据处理常用四极法（温纳法）测量土壤电阻采用平均电阻率计算法提高准确性，率，测点间距反映测量深度建议在考虑季节性变化因素，取不利季节变电站区域内选择多个代表点进行测（通常为干燥季节）的测量值作为设量，形成完整的土壤电阻率剖面计依据，增加10-20%的安全裕度特殊地区考虑青藏高原等复杂地质区域土壤电阻率变化大，需进行更详细的地质勘察和电阻率测量，必要时采用地电阻率成像技术，获取精确的地下电阻率分布土壤电阻率是接地网设计的基础数据，测量精度直接影响设计质量科学的测量方法和数据处理是确保接地系统设计合理性的关键接地网布置原则计算网格面积根据土壤电阻率和设计电阻计算所需接地网面积，使用专业软件或经验公式初步确定网格尺寸确定网格密度根据设备布置和电位控制要求，确定网格密度，通常为3-10米设备密集区和人员活动频繁区域应适当加密布置接地体合理布置水平和垂直接地体，确保均匀电位分布在变电站围墙周围设置接地环，控制出入口处的跨步电压验算和优化对初步设计进行电位分布验算，检查接触电压和跨步电压是否满足要求，必要时调整设计参数，优化接地网布置接地网布置应遵循均匀分布、重点加强的原则，在变电站设备区形成完整的网格，确保各部位电位均匀，特别是设备密集区和出入口处接地材料与连接技术接地材料选择连接技术铜包钢导体兼具铜的导电性和钢的机械强度，是理想的接地材料铜包钢实心接地棒垂直接地极的优选材料，耐腐蚀性好热镀锌扁钢经济实用，但耐腐蚀性较差不锈钢特殊环境下使用，耐腐蚀性极佳但成本高材料截面应根据故障电流计算确定，确保在最大故障电流下不会过热损坏推荐采用无氧焊接（放热焊）确保永久低阻连接•连接电阻低，几乎为零•机械强度高，接近母材强度•耐腐蚀性好，不易受环境影响•寿命长，可达30年以上防雷接地系统设计要点直击雷防护雷电流泄放路径通过合理布置避雷针与接闪器，形成设计低阻抗、短距离的雷电流泄放路完整的防雷保护区，确保所有设备处径，确保雷电流能快速安全导入地于保护范围内滚球法和保护角法是网避免形成回路，防止感应过电确定保护范围的常用方法压•35-110kV变电站保护水平I级或•引下线最短路径布置II级•避免急弯和环路•典型滚球半径20-30米•金属构件等电位连接•避雷针高度15-30米冲击接地特性考虑接地系统在雷电冲击下的动态响应特性，冲击接地阻抗通常高于工频接地电阻通过增加垂直接地体和深层接地，改善冲击接地特性防雷装置与浪涌保护器配置浪涌保护器选择选用符合IEC及国家标准的浪涌保护器（SPD），根据保护对象的重要性和敏感度确定保护等级•一级保护主配电系统入口•二级保护次级配电系统•三级保护终端敏感设备防雷装置配置合理布置保护装置，形成分级保护体系•外部防雷系统避雷针、接闪器、引下线•内部防雷系统等电位连接、屏蔽系统•电子设备保护专用SPD、隔离变压器变电站中安装的浪涌保护器（SPD），用于防止雷电过电压损坏敏感设备防雷装置与浪涌保护器的合理配置是防止雷电过电压损坏设备的重要措施，尤其对控制系统和通信设备的保护至关重要施工注意事项1接地体埋设要求水平接地体埋设深度一般为

0.6-

0.8米，应避开日后可能开挖区域垂直接地体顶部应低于冻土层接地体与地基混凝土直接接触时，应采取防腐措施2焊接质量控制放热焊接是首选连接方法，要求焊缝饱满、无气孔、无夹渣，连接处电阻应小于10微欧所有焊接点应有详细记录，并进行抽检3防腐处理接地体与异种金属接触部位应采取防腐措施，常用方法包括沥青涂层、防腐胶带包裹和阴极保护接地体周围应回填低电阻率材料，避免空隙4测试验收施工完成后应进行接地电阻测试，测试方法应符合国家标准对不符合要求的接地网，应采取补救措施直至达标测试报告应作为工程档案保存维护与检测定期检测计划制定规范的接地系统检测计划，一般要求•一年一次全面检测接地电阻•雷雨季节前专项检查•设备故障后及时复检检测内容全面检测应包括•接地电阻测量•接地网完整性检查•连接点腐蚀情况检查•引下线连接可靠性检验•防雷装置外观检查维护措施根据检测结果采取针对性维护•修复损坏的接地连接•补充降阻材料•更换腐蚀严重的接地体•清理接地引线连接点长期监测土壤电阻率变化是接地系统维护的重要内容在干旱季节应特别关注接地电阻值变化，必要时采取临时降阻措施，如向接地体周围浇水或添加降阻材料案例分享某变电站接地110kV设计与实施项目背景实施效果某110kV变电站位于山区，土壤电阻率高工程完成后，实际测试接地电阻为达300-500Ω•m，设计接地电阻要求

0.28Ω，优于设计要求的

0.3Ω接触电压

0.3Ω，场地面积有限，技术难度大和跨步电压均在安全范围内解决方案经验总结•采用深井接地与水下接地网结合的降•复杂地质条件需采用多种降阻方法结阻方案合•敷设400平方米网格状接地网，网格•水下接地对降低整体接地电阻效果显尺寸5×5米著•在站区打4口深50米的接地井•深井接地在山区地形条件下具有独特优势•利用1公里外的小型水库敷设水下接地体•施工质量控制是工程成功的关键•采用专业降阻剂处理土壤•运行3年来稳定可靠，经历多次雷击无事故变电站接地网施工现场图中展示了变电站接地网施工的关键环节沟槽开挖按设计要求开挖宽30-40厘米、深60-80厘米的接地体敷设沟槽，确保平整无障碍物接地网铺设按图纸要求放线定位，将接地体平整地敷设在沟槽底部，保持直线和规定间距连接焊接采用放热焊接工艺将接地体可靠连接，确保焊接质量符合标准，焊点饱满无缺陷回填处理焊接完成后，使用细土或降阻材料回填，分层夯实，避免接地体损伤和空洞形成结语保障变电站安全，防雷接地不可忽视接地系统是变电站安全的生命线，直接关系到设备安全和人身保护良科学设计与规范施工是防雷接地成功的关键从土壤电阻率测量到接地好的接地系统能有效防止雷电灾害和电气事故，保障电力系统安全稳定网布置，从材料选择到施工工艺，每个环节都需严格把控，确保接地系运行统符合设计要求持续的维护与检测是保障接地系统长期稳定运行的必要措施定期检测接地电阻、检查接地连接可靠性、监测土壤电阻率变化，及时发现并解决问题，是确保接地系统有效性的重要保障防雷接地系统虽是隐藏在地下的工程，却是变电站安全运行不可或缺的基础设施！。