110kV變電所防雷接地設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐引言電力系統(tǒng)中，110kV變電所作為區(qū)域供電的核心樞紐，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)可靠性與用戶供電質(zhì)量。雷擊作為威脅變電所設(shè)備安全的主要自然因素，輕則造成設(shè)備絕緣損壞、保護(hù)誤動(dòng)，重則引發(fā)大面積停電甚至設(shè)備燒毀。防雷接地系統(tǒng)作為抵御雷擊的“第一道防線”，其設(shè)計(jì)的科學(xué)性與工程實(shí)踐的合理性，是保障變電所長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合理論分析與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)闡述110kV變電所防雷接地設(shè)計(jì)的核心要點(diǎn)，為相關(guān)工程設(shè)計(jì)與運(yùn)維提供參考。一、防雷接地設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)（一）防雷設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)1.雷電危害機(jī)理雷電是大氣中強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，其危害形式包括直擊雷、感應(yīng)雷（靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)）及雷電波侵入。直擊雷能量集中，可瞬間釋放數(shù)十千安的電流，對(duì)變電所建（構(gòu)）筑物、電氣設(shè)備造成機(jī)械破壞與熱效應(yīng)損傷；感應(yīng)雷通過靜電感應(yīng)使設(shè)備電位驟升，或通過電磁感應(yīng)在導(dǎo)體中產(chǎn)生浪涌電流，破壞二次回路與弱電設(shè)備；雷電波沿輸電線路侵入變電所，會(huì)對(duì)變壓器、斷路器等核心設(shè)備的絕緣構(gòu)成威脅。2.防雷保護(hù)原理基于“疏導(dǎo)”與“限壓”的設(shè)計(jì)思路，防雷系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)“接閃—引流—限壓—泄流”的完整防護(hù)鏈。接閃裝置（如避雷針、避雷線）通過優(yōu)化空氣電離條件，引導(dǎo)雷電擊于自身而非被保護(hù)設(shè)備；避雷器（如氧化鋅避雷器）利用非線性伏安特性，在過電壓時(shí)快速導(dǎo)通，限制設(shè)備端電壓幅值；進(jìn)線保護(hù)段通過縮短線路電感、配合避雷器，削弱侵入波的陡度與幅值。（二）接地設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)1.接地的功能與分類接地系統(tǒng)承擔(dān)泄放雷電流、穩(wěn)定電位、保障人身安全三大功能。按用途分為工作接地（如變壓器中性點(diǎn)接地）、保護(hù)接地（設(shè)備外殼接地）、防雷接地（接閃器與避雷器的接地）。三者在工程中常通過共用接地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，需滿足“等電位聯(lián)結(jié)”要求，避免不同接地系統(tǒng)間的電位差引發(fā)二次事故。2.接地電阻的理論要求根據(jù)DL/T621—1997《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》，110kV變電所的接地網(wǎng)接地電阻（考慮季節(jié)系數(shù)后）應(yīng)≤0.5Ω；當(dāng)土壤電阻率ρ＞2000Ω·m時(shí)，可放寬至≤5Ω，但需采取補(bǔ)償措施（如延長(zhǎng)接地極、換土等）。接地電阻的本質(zhì)是雷電流泄入大地時(shí)的散流阻抗，其值與土壤電阻率、接地體幾何尺寸、布置方式密切相關(guān)。二、防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)（一）防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.直擊雷防護(hù)避雷針布置：需通過滾球法計(jì)算保護(hù)范圍，確保變電所內(nèi)所有建（構(gòu)）筑物、電氣設(shè)備（如變壓器、GIS設(shè)備）處于保護(hù)半徑內(nèi)。對(duì)于110kV變電所，避雷針高度通常取25~35m，布置時(shí)需兼顧進(jìn)線走廊的防護(hù)，避免雷擊線路后反擊變電所。避雷線應(yīng)用：在進(jìn)線側(cè)架設(shè)避雷線（長(zhǎng)度≥2km），利用其“屏蔽效應(yīng)”降低線路感應(yīng)雷概率，并通過與變電所接地網(wǎng)的可靠連接，快速泄放雷電流。2.侵入波防護(hù)避雷器配置：在變壓器、GIS、斷路器等關(guān)鍵設(shè)備的電源側(cè)安裝氧化鋅避雷器，其額定電壓需根據(jù)系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓選?。?10kV系統(tǒng)通常取126kV級(jí)避雷器），殘壓應(yīng)低于設(shè)備絕緣耐受電壓。避雷器與被保護(hù)設(shè)備的電氣距離需嚴(yán)格控制，一般≤15m，否則需增設(shè)電容環(huán)或輔助避雷器。進(jìn)線保護(hù)段設(shè)計(jì)：進(jìn)線終端桿處加裝避雷器，配合線路側(cè)的避雷線、管型避雷器（或放電間隙），形成多級(jí)保護(hù)。保護(hù)段線路應(yīng)采用架空地線，減少雷擊概率，同時(shí)縮短導(dǎo)線與地線的距離，降低感應(yīng)過電壓。（二）接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.接地網(wǎng)布置形狀與網(wǎng)格：采用“以水平接地體為主、垂直接地體為輔”的復(fù)合接地網(wǎng)，形狀依變電所平面布局設(shè)計(jì)（如矩形、環(huán)形），網(wǎng)格間距取5~10m，確保雷電流均勻散流。水平接地體選用銅包鋼或熱鍍鋅扁鋼（截面≥100mm2），垂直接地體采用鍍鋅角鋼（L50×5×2500mm）或鋼管，間距≥5m。特殊區(qū)域處理：變壓器中性點(diǎn)、避雷器接地引下線處，需設(shè)置“集中接地裝置”（如外延接地網(wǎng)、深井接地極），降低接觸電壓與跨步電壓。2.降阻措施實(shí)踐換土法：在接地體周圍換填低電阻率土壤（如黏土、黑土），厚度≥0.5m，適用于局部土壤電阻率高的區(qū)域。深井接地：當(dāng)土壤電阻率ρ＞500Ω·m時(shí)，可設(shè)置深井接地極（深度≥30m，孔徑≥150mm），內(nèi)填降阻劑，利用深層低阻土壤改善散流條件。降阻劑應(yīng)用：選用物理性能穩(wěn)定、環(huán)保型降阻劑，包裹于接地體表面，降低接觸電阻與土壤電阻率，施工時(shí)需確保降阻劑與接地體、土壤充分接觸。三、工程實(shí)踐案例分析以某城郊110kV變電所為例，該站土壤電阻率ρ≈800Ω·m，原設(shè)計(jì)接地網(wǎng)采用熱鍍鋅扁鋼（40×4mm），垂直接地極（L50×5×2500mm）間距8m，計(jì)算接地電阻為1.2Ω，不滿足≤0.5Ω的要求。（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)措施1.接地網(wǎng)擴(kuò)容：將水平接地體截面增大至120mm2，網(wǎng)格間距縮小至6m，垂直接地極數(shù)量增加30%，并在變壓器區(qū)外延20m設(shè)置輔助接地網(wǎng)。2.深井接地+降阻劑：在變電所角落打設(shè)2口深度40m的深井接地極，內(nèi)填降阻劑，井間距20m；水平接地體與深井接地極通過銅排連接，形成立體接地網(wǎng)。3.防雷系統(tǒng)強(qiáng)化：進(jìn)線側(cè)增設(shè)1km避雷線，終端桿加裝2組氧化鋅避雷器；主變壓器中性點(diǎn)避雷器殘壓值優(yōu)化至≤220kV（原設(shè)計(jì)240kV）。（二）實(shí)施效果經(jīng)測(cè)試，接地網(wǎng)接地電阻降至0.45Ω，雷擊模擬試驗(yàn)中，設(shè)備端過電壓幅值≤1.8倍額定電壓，滿足絕緣配合要求。投運(yùn)3年來，未發(fā)生雷擊引發(fā)的設(shè)備故障。四、常見問題與解決策略（一）土壤電阻率測(cè)量誤差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，需采用四極法（Wenner法），電極間距應(yīng)≥接地網(wǎng)最大對(duì)角線的1/2，且取不同方向、深度測(cè)量，避免因土壤分層導(dǎo)致誤差。若發(fā)現(xiàn)測(cè)量值與設(shè)計(jì)值偏差大，需重新評(píng)估接地方案。（二）接地網(wǎng)腐蝕濕熱地區(qū)或土壤腐蝕性強(qiáng)的區(qū)域，優(yōu)先選用銅包鋼接地體（腐蝕速率≤0.05mm/年），或采用熱鍍鋅+防腐涂層（如環(huán)氧煤瀝青）處理。定期（每5年）開挖檢查接地體腐蝕情況，對(duì)腐蝕嚴(yán)重段進(jìn)行局部更換或補(bǔ)焊。（三）防雷與接地系統(tǒng)的協(xié)同性設(shè)計(jì)時(shí)需確保接閃器、避雷器、接地網(wǎng)的電氣連接可靠，引下線截面≥25mm2（銅）或≥50mm2（鋼），且避免急彎、接頭虛接。雷雨季節(jié)前，需測(cè)試避雷器泄漏電流、接地網(wǎng)接地電阻，確保系統(tǒng)“接閃—泄流—限壓”功能完整。五、結(jié)論110kV變電所防雷接地設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需融合雷電防護(hù)理論、土壤電學(xué)特性與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“因地制宜、分級(jí)防護(hù)、等電位聯(lián)結(jié)”原則，通過