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[摘 要]近年来，阴极电极保护在变电站防雷接地中的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了雷电对变电站的入侵途径，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就变电站的防雷接地装置问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
[关键词]阴极电极保护；变电站；防雷接地；作用
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0140-01
1 前言
作为变电站防雷接地工作中的一项重要方面，对阴极电极保护的探讨占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对阴極电极保护的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化变电站防雷接地工作的最终整体效果。
2 概述
变电站作为电力系统中交换、集中和分配电能、电压、电流的场所，在给人们的生活带来便利的同时，也存在着一定的安全隐患。而雷电作为常见的自然现象，却时刻威胁着变电站的运行安全。一旦变电站遭受雷击，将会损害变电站内的电气设备，给区域供电带来不便，造成巨大的经济损失，而且还会严重危及国家财产和人们的生命安全。因此，做好变电站的防雷保护措施是十分必要的。虽然现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施，变电站的设备遭雷击损坏的概率比较小，但是，这种情况还是存在的。
如今电力系统不断发展，雷击事故频繁发生，所以，对防雷接地技术提出了更高的要求。因此，需要加大对变电站防雷工作的重视，增强变电站的防雷能力，避免其受到雷击损坏。相关人员应针对变电站遭受雷击的原因，结合变电站自身的结构和运行特点，坚持防雷接地设计原则，合理使用防雷设备，科学设计防雷系统，应用可靠的防雷接地技术增强变电站运行的稳定性和安全性。同时，随着变电站的建设发展，还应该不断改进、完善现有的防雷接地技术，保证其始终具有较高的科学性和有效性。
3 雷电对变电站的入侵途径
雷电损害通常有直击雷、感应雷和雷电反击三种。对于变电站来说，遭受雷击的途径通常有两种：一是雷电直击在变电站的设备上；二是变电站遭受架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路的侵入。在变电站的设计中都具有很好的防直击雷保护措施，使变电站的建筑和设备能够得到避雷装置的保护，故变电站受直击雷危害的可能性较小。因此，雷电入侵变电站的途径主要有以下三种。
3.1 雷电电磁感应
对于变电站来说，其建筑物内当作引下线用的钢筋、变电站布线层内进出高压场地的各种线路都是雷电电磁场的产生源。当直击雷电流通过引下线时，会在变电站室内引起电磁感应；当变电站附近有雷击时，变电站内的配电线路也会受其影响而产生电磁感应。这些感应雷电导致的过电压直接加在设备上，轻则导致设备加速老化，重则直接造成设备损坏。
3.2 地反击
当变电站或线路遭受雷击时，雷电流会通过防雷接地装置流入接地网。在强大的雷电流作用下，接地电阻偏大的接地网或均压效果不好的接地网都会导致接地网局部电位显著抬高。此时，存在的电位差会使电流进行转移，若此电位差超过了设备的耐压值，就会导致地电位对设备反击而使设备受到损坏。
3.3 侵入波
3.3.1 由电源线侵入
达到一定幅值的感应雷过电压会导致雷电波沿着电源线向变电站内传输，其在经过避雷器后虽会有所削弱，但幅值依然较高。若其超过变电站内二次设备电子元器件的最大耐压值，将会导致设备击穿，从而影响变电站正常运行。
3.3.2 由信号线侵入
当雷电波通过天线或卫星等信号线时，虽然被转化后的电流或电压信号会被防雷装置所削弱，但若其依然高于变电站内二次设备整定值，也会造成二次设备的损坏。而且信号线中的电流或电压在经过电磁或电容耦合后，还会产生较高的过电压，对电源线或通信线路的正常运行造成影响。
3.3.3 由接地线侵入
当雷电流经由防雷引下线被导入到大地时，若进入地下的电荷无法与大地电荷完全中和，便会由接地线侵入变电站，若其施加在变电站内的二次设备上，将会对设备造成极大损害。
4 防雷接地装置探讨
接地装置在变电站的防雷中起到非常重要的作用，因此，在变电站在进行防雷设计时，一定要重视接地装置的应用，并严格规范安装行为，确保安装是正确、合理的，从而在雷电天气下将其产生的电流有效引入地下，对电气设备起到真正的保护作用。
4.1 变电站防雷接地设计的原则
随着电力系统建设规模的逐渐增大，对变电站的接地系统提出了更高的要求。因为不管雷电防护技术的外在形式是什么，其实现途径都要通过接地装置引入地下，所以接地装置的安装非常重要，其设置的合理与否将直接影响到变电站工作人员和相关设备的安全。变电站中多级母线接地故障的电流越大，在设计时电阻的要求就越难以满足，虽然现在变电站中的接地电阻条件已经从从过去的0.5Ω放宽到了5Ω，但是在使用接地电阻时还需要谨慎对待，尤其要注意以下三项原则：（1）在允许的情况下，尽可能使用建筑物位于地基以上的钢筋，或是使建筑物中自然接地的所有金属统一接地，使之连接成为一个接地网络；（2）以自然接地的物件为基础，以人工设置的接地体为辅助，外形上尽量采用闭合环形；（3）可以实行单点接地，但是前提条件是有一个统一的接地网，且接地方式相同。
4.2 变电站的防雷技术
为了避免变电站受到雷击的危害，首先就要阻止雷电波进入，通过保护装置的使用将雷电波有效引入接地网。拦截导引是较为有效的变更雷击的措施，常用到的接闪器有避雷针和避雷线。在规模相对较小的变电站中，一般只用独立式的避雷针就可以实现较好的功效，但是对于规模较大的变电站，则最好同时在构架上安装避雷线和避雷针。在安装时，要严格按照相关规范要求进行接地装置与接引流线的设置。现阶段我国变电站中的主要防雷措施有以下三种：（1）避雷器。避雷器的安装可以对雷电波进行有效阻绝，使入侵部分降至电气系统相关设备绝缘强度的允许范围以内。目前我国变电站中使用的避雷器多以金属氧化物为生产制造主要原材料；（2）浪涌抑制器。浪涌抑制器主要利用了过压保护，其工作原理是在发生雷击事故时，由后台的监控器对电源防雷模块的使用性能进行鉴定，显示其是否遭到了雷电的损害。实践证明，在控制与通讯接口处进行浪涌抑制器的安装效果最佳；
4.3 直接雷击的防护措施
变电站受到雷击危害的情况主要有两种：直接雷击与间接雷击，其中直接雷击的危害又占大多数，因此，针对直接雷击有专门的防雷措施：（1）安装集中式的接地装置。使所有接地线与总线地网相通，在此基础上增设集中式接地装置，并对其工频接地电阻进行严格控制，确保其不小于10Ω；（2）防止反击。雷电泄地时常常会发生反击现象，为解决该问题，应使避雷针的接地引线、引下线的入地点与电气设备的接地点保持较远的距离；（3）如果建筑物的屋顶材质为金属或安装有金属设备，应使金属部分与地相接；如果屋顶材质为钢筋混凝土，应将钢筋框架焊接成网并与地相接；如果屋顶结构不导电，要设9m左右的网络避雷带，并引下线接地。
5 结束语
综上所述，加强对阴极电极保护在变电站防雷接地中作用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的变电站防雷接地过程中，应该加强对阴极电极保护关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 吴敬柱.浅析变电站防雷接地技术的应用[J].中国高新技术企业.2016（10）：60-62.
[2] 穆玉礼.对变电站防雷接地的技术研究[J].科学中国人.2017（01）：115-116.
[关键词]阴极电极保护；变电站；防雷接地；作用
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0140-01
1 前言
作为变电站防雷接地工作中的一项重要方面，对阴极电极保护的探讨占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对阴極电极保护的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化变电站防雷接地工作的最终整体效果。
2 概述
变电站作为电力系统中交换、集中和分配电能、电压、电流的场所，在给人们的生活带来便利的同时，也存在着一定的安全隐患。而雷电作为常见的自然现象，却时刻威胁着变电站的运行安全。一旦变电站遭受雷击，将会损害变电站内的电气设备，给区域供电带来不便，造成巨大的经济损失，而且还会严重危及国家财产和人们的生命安全。因此，做好变电站的防雷保护措施是十分必要的。虽然现在的变电站都有较为完善的防雷接地保护措施，变电站的设备遭雷击损坏的概率比较小，但是，这种情况还是存在的。
如今电力系统不断发展，雷击事故频繁发生，所以，对防雷接地技术提出了更高的要求。因此，需要加大对变电站防雷工作的重视，增强变电站的防雷能力，避免其受到雷击损坏。相关人员应针对变电站遭受雷击的原因，结合变电站自身的结构和运行特点，坚持防雷接地设计原则，合理使用防雷设备，科学设计防雷系统，应用可靠的防雷接地技术增强变电站运行的稳定性和安全性。同时，随着变电站的建设发展，还应该不断改进、完善现有的防雷接地技术，保证其始终具有较高的科学性和有效性。
3 雷电对变电站的入侵途径
雷电损害通常有直击雷、感应雷和雷电反击三种。对于变电站来说，遭受雷击的途径通常有两种：一是雷电直击在变电站的设备上；二是变电站遭受架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路的侵入。在变电站的设计中都具有很好的防直击雷保护措施，使变电站的建筑和设备能够得到避雷装置的保护，故变电站受直击雷危害的可能性较小。因此，雷电入侵变电站的途径主要有以下三种。
3.1 雷电电磁感应
对于变电站来说，其建筑物内当作引下线用的钢筋、变电站布线层内进出高压场地的各种线路都是雷电电磁场的产生源。当直击雷电流通过引下线时，会在变电站室内引起电磁感应；当变电站附近有雷击时，变电站内的配电线路也会受其影响而产生电磁感应。这些感应雷电导致的过电压直接加在设备上，轻则导致设备加速老化，重则直接造成设备损坏。
3.2 地反击
当变电站或线路遭受雷击时，雷电流会通过防雷接地装置流入接地网。在强大的雷电流作用下，接地电阻偏大的接地网或均压效果不好的接地网都会导致接地网局部电位显著抬高。此时，存在的电位差会使电流进行转移，若此电位差超过了设备的耐压值，就会导致地电位对设备反击而使设备受到损坏。
3.3 侵入波
3.3.1 由电源线侵入
达到一定幅值的感应雷过电压会导致雷电波沿着电源线向变电站内传输，其在经过避雷器后虽会有所削弱，但幅值依然较高。若其超过变电站内二次设备电子元器件的最大耐压值，将会导致设备击穿，从而影响变电站正常运行。
3.3.2 由信号线侵入
当雷电波通过天线或卫星等信号线时，虽然被转化后的电流或电压信号会被防雷装置所削弱，但若其依然高于变电站内二次设备整定值，也会造成二次设备的损坏。而且信号线中的电流或电压在经过电磁或电容耦合后，还会产生较高的过电压，对电源线或通信线路的正常运行造成影响。
3.3.3 由接地线侵入
当雷电流经由防雷引下线被导入到大地时，若进入地下的电荷无法与大地电荷完全中和，便会由接地线侵入变电站，若其施加在变电站内的二次设备上，将会对设备造成极大损害。
4 防雷接地装置探讨
接地装置在变电站的防雷中起到非常重要的作用，因此，在变电站在进行防雷设计时，一定要重视接地装置的应用，并严格规范安装行为，确保安装是正确、合理的，从而在雷电天气下将其产生的电流有效引入地下，对电气设备起到真正的保护作用。
4.1 变电站防雷接地设计的原则
随着电力系统建设规模的逐渐增大，对变电站的接地系统提出了更高的要求。因为不管雷电防护技术的外在形式是什么，其实现途径都要通过接地装置引入地下，所以接地装置的安装非常重要，其设置的合理与否将直接影响到变电站工作人员和相关设备的安全。变电站中多级母线接地故障的电流越大，在设计时电阻的要求就越难以满足，虽然现在变电站中的接地电阻条件已经从从过去的0.5Ω放宽到了5Ω，但是在使用接地电阻时还需要谨慎对待，尤其要注意以下三项原则：（1）在允许的情况下，尽可能使用建筑物位于地基以上的钢筋，或是使建筑物中自然接地的所有金属统一接地，使之连接成为一个接地网络；（2）以自然接地的物件为基础，以人工设置的接地体为辅助，外形上尽量采用闭合环形；（3）可以实行单点接地，但是前提条件是有一个统一的接地网，且接地方式相同。
4.2 变电站的防雷技术
为了避免变电站受到雷击的危害，首先就要阻止雷电波进入，通过保护装置的使用将雷电波有效引入接地网。拦截导引是较为有效的变更雷击的措施，常用到的接闪器有避雷针和避雷线。在规模相对较小的变电站中，一般只用独立式的避雷针就可以实现较好的功效，但是对于规模较大的变电站，则最好同时在构架上安装避雷线和避雷针。在安装时，要严格按照相关规范要求进行接地装置与接引流线的设置。现阶段我国变电站中的主要防雷措施有以下三种：（1）避雷器。避雷器的安装可以对雷电波进行有效阻绝，使入侵部分降至电气系统相关设备绝缘强度的允许范围以内。目前我国变电站中使用的避雷器多以金属氧化物为生产制造主要原材料；（2）浪涌抑制器。浪涌抑制器主要利用了过压保护，其工作原理是在发生雷击事故时，由后台的监控器对电源防雷模块的使用性能进行鉴定，显示其是否遭到了雷电的损害。实践证明，在控制与通讯接口处进行浪涌抑制器的安装效果最佳；
4.3 直接雷击的防护措施
变电站受到雷击危害的情况主要有两种：直接雷击与间接雷击，其中直接雷击的危害又占大多数，因此，针对直接雷击有专门的防雷措施：（1）安装集中式的接地装置。使所有接地线与总线地网相通，在此基础上增设集中式接地装置，并对其工频接地电阻进行严格控制，确保其不小于10Ω；（2）防止反击。雷电泄地时常常会发生反击现象，为解决该问题，应使避雷针的接地引线、引下线的入地点与电气设备的接地点保持较远的距离；（3）如果建筑物的屋顶材质为金属或安装有金属设备，应使金属部分与地相接；如果屋顶材质为钢筋混凝土，应将钢筋框架焊接成网并与地相接；如果屋顶结构不导电，要设9m左右的网络避雷带，并引下线接地。
5 结束语
综上所述，加强对阴极电极保护在变电站防雷接地中作用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的变电站防雷接地过程中，应该加强对阴极电极保护关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 吴敬柱.浅析变电站防雷接地技术的应用[J].中国高新技术企业.2016（10）：60-62.
[2] 穆玉礼.对变电站防雷接地的技术研究[J].科学中国人.2017（01）：115-116.