1　引言

变电站是电能传输的核心部位，一旦变电站设备受到雷击损坏将带来停电事故，造成经济损失，因此必须采取可靠的防雷措施。以往的运行经验表明，我国各电压等级均进行防雷设计，安装了避雷针和避雷器[1]，但是避雷针和避雷器一定程度上都依靠变电站接地网的可靠性，一旦接地网在运行过程中出现了腐蚀或者周边环境改变造成接地电阻增大，将会诱发雷击事故。本文通过一起变电站雷击事故进行本质原因分析，后续进行了综合治理探索，取得了良好效果。

2　一起雷击事故概述

2016年6月1日3时38分5秒，110kV某变电站#1主变中后备保护复流一段动作出口，跳开# 1主变301开关。#1主变中压侧301开关流变变比为800/5，中后备保护复流一段定值：1600A/0.9s；三相电流分别为Ia=17.37A，Ib=17.12A，Ic=17.50A。折合一次电流分别为：2779A、2739A、2800A。故障电流均大于定值：1600A/0.9s，保护动作正确，如图1所示。

故障跳闸后，变电值班人员现场检查发现该变电站35kV Ⅰ母压变三相避雷器和高压熔丝爆裂，熔丝支柱瓷瓶破裂，A、C相避雷器至高压熔丝连线脱落，如图2、图3所示。

图1　#1主变中后备保护动作报告

图2　雷击设备故障照片　　　　 图3　雷击设备损坏照片

综合现场情况和主变保护、故障录波器的故障报告进行分析，故障过程如下：2016年6月1日3时38分03秒013，该变电站所在地区发生雷雨天气，5kV系统Ⅰ段母线区域受到雷击(Ⅰ段母线及设备安装在室外)，保护过程如下：

90ms后发生35kV Ⅰ母压变A相压变熔丝熔断，A相压变失压。

995ms时发生A、B相短路故障，#1主变中压侧故障电流约为2580A，大于主变中后备保护复流一段定值，主变中后备保护启动。

990ms时转换为三相短路故障。#1主变中压侧故障电流约为2740A～2800A。

1940ms时，#1主变中后备保护复流一段动作出口(故障持续940ms左右，定值为900ms)，跳开# 1主变301开关，切除故障。

3　雷击设备损坏原因分析

3.1　雷击原因理论分析

雷击引起主设备损坏的主要原因为变电站雷电过电压保护措施不完善，最直接的因素为变电站接地网不合格，接地电阻超标。

我们工作快完的时候，西北雨就停了，我随着母亲沿田埂走回家，看到充沛的水在圳沟里奔流，整个旗尾溪都快涨满了，可见这雨虽短暂，却是多么巨大。

该变电站内已布满接地网，且基本完整，如仅在站内施工改造，即便采用较先进的技术与材料，也只会有部分效果；而站外周围居民较多，最近的住房离站约10米，三面环山，山侧亦有住家及建筑，四周可用于接地改造的区域较少，唯一就是南侧站门的道路两边，尚有部分空旷地带或可利用。据此，进行了深度改造方案分析。

肾上腺海绵状淋巴管瘤(adrenal cavernous lymphangioma，ACL)是罕见的淋巴管良性病变[1]。直至2015年全球共有38篇文章报道53例ACL[2]。

无花果 富含有机酸和多种酶，具有开胃养津、健脾止泻、润肠助胃、消化滋养、消肿止痛、除肠虫等功效。常食鲜果能使肠道各种有害物质被吸附，然后排出，净化肠道，促进有益菌类的增殖，起到抑制血糖上升、维持正常胆固醇含量、迅速排出有毒物质等作用。近年来世界各国医学研究发现，它至少对胃癌、肝癌、肠癌、食管癌、膀胱癌等13种癌有明显的疗效。

3.2　该变电站接地电阻实测分析

2016年6月5日，对该变电站进行了接地电阻实测(天气：晴；环境温度：32℃；湿度：60%)，变电站设备平面分布图如图4所示。

(1)测试数据见表1。

图4　变电站设备平面分布图 表1　接地电阻测试数据

I主变:2.184ΩII主变:2.267Ω402间隔:2.190Ω302间隔:2.192Ω10kV电容器:2.191Ω控制室:2.081Ω

(2)试验仪表：济南泛华AI- 6301型自动抗干扰地网电阻测量仪。

(3)试验方法：电流电压表法(三级法采用0.618法则)。

(4)试验结论：按规程规定主网接地电阻值为0.5Ω，本次测试显示，该变电站主网接地电阻严重超标。

马队向两边分开，三匹马跑上前。马上三人，有两人秦铁崖认识：一位是刑部尚书赵凤洲，另一位是长城大侠魏长安。

义与利者，人之所两有也。虽尧、舜不能去民之欲利，然而能使其欲利不克其好义也。虽桀、纣不能去民之好义，然而能使其好义不胜其欲利也。故义胜利者为治世，利克义者为乱世。

从高校长期发展战略、肩负培养人才目标来看，智慧校园建设还需要基于用户服务的视角，以人才培养为根本目标，深层次把握教育发展内涵，全方位关联技术、环境、资源、应用与人的关系，建设信息化、智慧化的新环境新空间。

3.3　该变电站接地电阻理论技术分析

图5　等效的接地网结构图

该变电站位于大别山区，坐落在一山坳处，三面为低矮山丘，站南侧为进出口，缓坡而下。变电站内面积约85米×75米，站外三面所环山丘较变电站地面高度约10米至20米左右；站南、北、西向皆有进出线路，线路塔杆离站10米至30米不等。站北、西两侧进出线塔杆坐落在环山之上，塔杆顶部远高于变电站。变电站四角各有一座独立避雷针，高度约30余米。等效的接地网结构如图5所示。

对该变电站区域的土壤电阻率进行测量，土壤电阻率在800Ω·m至1100Ω·m之间，与当地风化砂砾土地质较为相符。按照公式，复合式地网为与接地网面积S等值的圆的半径，即等效半径(米)。

根据计算，接地网面积4万平方米以上(半径115米左右的圆)，接地电阻才可约为2.2Ω，而若要接地电阻降至0.5Ω，则接地网面积需达到80万平方米(半径500米左右的圆)，当地环境和周边居民状况显然无法满足这样的要求。经了解和观察，该变电站接地网曾经进行过改造，将主接地网由站东西两侧，分引出两支向缓坡下伸长的接地体，分别至离站120米远的一个水塘和一片水田(水塘边可见扁钢)，而且站内还曾使用过降阻剂等辅助措施，故而接地网电阻达到2.2Ω。

(6)在两外引线的尾部，横断开挖道路并将两线连接连通在一起。穿过道路的沟深1.2米，并恢复水泥混凝土路面。为防止跨步电压及接触电势危害，在接地极井口以及部分人员活动处，加装均压带和敷设水泥混凝土地面。

有些系列谜语，由于开头一条的谜底是已经基本消失了的劳动工具或劳动现象，令人难以猜出，导致后面的几个谜语都不好展开猜下去：

4　变电站防雷综合整治方案及实施

接地电阻是接地体电压与通过接地体流入地中电流的比值。它包括接地体金属本身的电阻(所占的比例很小)、接地体与周围土壤间的接触电阻(其值与施工方法关系很大)和接地电流向大地散流的电阻。因为接地电阻实际是冲击电压作用下冲击电流表现出由波过程到电感泄流过程[2]。冲击电流是高频电流，因此受到接地体的电感和电容影响，而且由于高频电流的集肤效应，同时土壤的电阻率和介电系数也不能视为常数。所以在冲击电流作用下，接地网的有效利用面积就大为减小，超过这一范围的接地网则不能起到散流作用，所以，冲击电流流过接地装置呈现出的接地电阻，会比工频的大得多，应该引起足够的重视并采取相应的措施。

(7)本部位施工，采用电极离子接地极10套，镀锌扁(圆)钢约1200米，加强接地极2套，石墨接地板10套，镀锌角钢接地极6套至8套。使用降阻剂25吨，更换土质约180立方米(不含水塘回填)，使用水泥等14立方米。

4.1　总体原则

按照电力规程要求，110kV变电站的主地网接地电阻应小于0.5Ω，独立避雷针的接地电阻小于10Ω；但在高土壤电阻率地区，在采取措施保证接触电势、跨步电势满足人身安全的情况下，变电站接地电阻允许达到5Ω。结合现场实际，提出改造方案：将主接地网电阻降到1Ω，将独立避雷针接地电阻降到10Ω，检查测量站内各引下线导通情况并对不良处予以处理修复。

4.2　主地网布置

(1)在变电站内部地面外环，开挖水平沟槽和垂直接地极井，沟槽敷设新水平接地体和填用降阻剂；垂直电极井为6组，其内安装电解离子接地极6套。

(2)在变电站内开挖纵横水平沟槽，端部与外环闭合，沟内敷设水平接地体，安装石墨接地板6套；开挖垂直接地极井4组，安装电解离子接地极4套。

环境友好型钻井液经60℃、90℃、120℃老化16 h后的性能见表3。钻井液老化前后流变性能稳定，表观黏度保持在30 mPa·s左右，动塑比在0.45～0.59，具有较好的携岩性;老化后，API滤失量在5.0～6.5 m L，高温高压滤失量为13 m L左右，能较好地满足钻井需要。

(3)沿以前改造时在站东西两侧外引的伸长接地体方向敷设新接地体，接地体应深埋1米以下；新老地线做四点以上的连接，敷放长度各约200米至300米；合适部位安装石墨接地板约4套，镀锌角钢接地极8套。

(4)在西侧外引线的合适部位，钻挖接地深井2孔，深度约20米至30米，放置加强接地极和填灌降阻剂。

(5)在东侧外引线的终端水塘处，敷设水下网状接地体，面积约300平方米；若此塘可征用，则可将水抽光后，制作装设双层接地网后，外运较好土质予以回填。

对站门边的一支独立避雷针进行接地电阻测量时，发现该避雷针接地电阻达数百欧姆，这样的接地电阻雷击电流将无法有效释放，使得该避雷针成了“引雷针”，而该避雷针离居民房屋不过七八米，且就在居民房屋的门口和行路上，这与规程要求严重不符，给安全带来较大隐患。

大众的需求与审美。对于大众的需求与审美，许多从事企业战略管理研究中的工作人员，都对此进行过些许研究探析。但是，忽视了大众的审美与需求是随着时代与社会的变化而改变的问题。比如说，上文曾提到过的对于明星代言企业品牌的问题，而明星过气或者明星犯错，对于此企业品牌都是一个严重的打击，所以明星代言是一个不确定因素，对于此因素如何解决，当前还处于探索中，本文也没有很好的答案，有待进一步的研究分析。

改造示意图如图6所示。

图6　接地改造施工示意图

4.3　避雷针接地

探索性空间数据分析是统计学与现代图形技术相结合，对样本数据空间特性的研究；是在没有先验理论假设的前提下，仅仅通过对数据的分析展现隐含的空间分布、空间结构及空间影响等特征。探索性空间数据分析可分为分析整体分布特征的全局空间相关指数(Moran指数I)，和研究局部间相关性的局部空间相关指数(局部空间Moran指数)。全局相关性反映的是各具有相似性的空间观测单元的聚集程度，以分析空间数据在整体观测范围内的分布特征。而局部的空间相关关系与全局的空间相关关系可能存在背离，即全局不相关时局部相关，全局相关时局部不相关，因而需要运用局域空间自相关指标来研究这些问题。

(2)避雷针接地总的原则是电阻小于10Ω，离人行通道3米以上，或采取均压及辐射碎石沥青路面(厚5cm～8cm)等措施。

周边的各地区都想发展当地经济，但许多项目扎堆建设，缺乏管理规划。洞庭湖地区虽然各种资源丰富，文化底蕴雄厚宜打造文化之旅，旅游相关配套设施正在建设，但招牌口碑未形成集群，对游客吸引力欠缺。同时当地居民缺乏科学保护观念，开发同时造成了生态的破坏，加之受周围河湖气候变化和人类活动等的影响，低枯水位期提前，年入湖水量大幅减少，萎缩日益明显；化学肥料排放增加，“三农”问题突出，湖体自净能力降低，水质呈中营养状态，居民饮水安全受到严重威胁；同时基础设施滞后，地方财力薄弱，镇化水平不高，使湖区变成相对落后地区。

(3)当单个避雷针周围无足够地网施工的地面时，在采取加装离子接地极或石墨接地板的同时，考虑将独立避雷针的接地网两两连接甚至四支连接(因与主地网可能的交叉，不考虑环接)，以有效降阻和满足各避雷针要求。

(4)本部位施工，采用电极离子接地极和石墨接地板各4套，镀锌角钢接地极4套至8套，镀锌扁(圆)钢约250米至300米，使用降阻剂5吨，更换土质约40立方米，使用水泥混凝土等8立方米。

4.4　站内引下线的检修

(1)检查、测量站内各杆塔、构架的接地引下线，确认完好无断裂，导通试验合格。

(1)因独立避雷针分布在变电站围墙外部，且周围为民居或山坡树丛，测量与施工都有一定难度，所以尚需到现场详细查看和测量后方能制订具体方案。

(2)对缺损、断裂和线径不足的引下线进行加装更换和焊接修补，并涂刷防锈漆。

2016年8月份，组织对该变电站接地网按照上述方案进行了整改，整改后接地电阻达到预期目标，接地电阻为0.9Ω。隐蔽工程如图7所示。

图7　接地网引出隐蔽工程

4.5　现场实施

(3)本项施工估计镀锌扁钢用料90米。

该工程实施后，该变电站没有再次发生雷击设备损坏事件，站内设备在雷雨季节运行良好。

为验证本文提出的空间圆弧拟合优化方法的准确性，对图2中的数据点云，用基于拉格朗日乘子法的空间圆弧拟合方法进行拟合。分别进行2组各5次拟合实验，其中一组应用了RANSAN算法剔除错误点，拟合结果如表3所示，分析结果如图4所示。同时，将本文优化方法与传统空间圆弧拟合方法进行比较，拟合结果如表4所示，分析结果如图5所示。

5　结论

通过接地网改造降低敞开式变电站接地电阻是变电站防雷改造的最重要手段，也是最有效手段。但是雷电防护是个系统工程，除降低主网接地电阻外，还需要对以下方面进行审查检验：

(1)独立避雷针的保护范围足够，避雷针接地网与主地网间距离是否符合规定。

采用视觉模拟评分法（VAS）进行评分。显效：临床疼痛消失，VAS为0分；有效：患者临床疼痛症状改善，疼痛改善分数＞2分；无效：疼痛无明显改善，甚至出现加重趋势，疼痛程度降低分数＜2分。总有效率=显效率+有效率。

(2)进出线路的避雷线是否完备，保护角等设计是否合理，如装有线路避雷器，该装置是否完好。

(3)进出线路杆塔的接地装置是否完好，电阻是否合格。

(4)避雷器的选型和配置是否符合被保护设备需求，是否定期检测，接地装置是否正确及完好。

(5)电缆进出线与架空线的连接处有无避雷器，电缆金属外皮是否可靠接地或经接地刀闸接地。

(6)防感应雷过电压和侵入波过电压的传递，以及危险电位内引外送的二级防护区是否采取可靠措施，包括：进出变电站管线、桥架、二次电缆、端子箱、所用电系统等。

参考文献：

[1] 张翠霞,李汝彪,葛栋,等.浙江省110和220kV敞开式变电站雷害事故分析[J].电网技术,2011,35(2)：159-162.

[2] 中华人民共和国电力工业部.DL/T 621-1997.交流电气装置的接地[S].北京：中国电力出版社，1997.