变压器及柱上开关的防雷接地
河南省南阳供电公司 吴原军
摘要：通过对部颁标准中有关规定的理解，阐述了配电变压器接地的具体要求，提出
现场规程中对配电变压器接地规定的不明确性，对现场工作有一定指导意义。
关键词：配电变压器台区；柱上开关；接地装置；系统接地方式
中图分类号：TM503.+4 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2007)02-0018-03
目前供电公司对配电变压器台区的防雷接地采取高压侧接避雷器，然后将避雷器的接
地引下线与配电变压器外壳及低压中性点相连，共用一个接地装置的做法，要求100 kVA
及以上的配电变压器接地装置的接地电阻为4Ω 以下，100 kVA 及以下的配电变压器接地电
阻为10Ω 以下，并要求人工接地装置做成环形，这些规定，都是有关标准上的结论。而标
准中的每条规定都是有具体的适用范围，而许多具体规定在供电公司的现场规程中没有反
映，因而有必要对这些规定做出一些解释，同时做一些更易于执行的具体规定。
1 配电变压器防雷接线
配电变压器防雷接线见图1。
图1 配电变压器防雷、工作、保护共同接地
1.1 关于接地电阻的规定
三点共同接地就意味着防雷接地（高压避雷器）、保护接地（外壳）和工作接地（低
压中性点）共用一个接地装置，其接地电阻应满足三者之中的最小值，其中防雷接地一般规
定小于10Ω，但要有垂直接地极，以利散流。低压工作接地一般应小于4Ω。因而接地电阻
主要取决于高压侧对地击穿时的保护接地，一般情况下配电变压器都是向B 类建筑物供电
的，标准上有规定，只有当保护接地的接地电阻R≤50/I 时，高压侧防雷及保护接地才能与
低压侧工作接地共用一个接地装置。反过来说，如果采取三点共同接地，则R≤50/I 时，其
中I 为高压系统的单相接地电流。
对不接地系统，I 为系统的电容电流，对消弧线圈接地系统，I 为故障点的残流。
有些系统虽装有消弧线圈，但常常运行不正常而退出运行，目前不少10 kV 系统IC 都
在40 A 左右，所以较大的高压系统中R 应取1Ω。
如果按上述计算结果大于4Ω，则由低压工作接地要求，不得大于4Ω。公式R≤50/I 中，
50 为低系统的安全电压，即高压侧对外壳单相接地时，接地电流流过接地装置的压降不得
超过50 V。
而10 kV 系统中的电容电流差别很大，有的不足10 A，有的高达上百安或数百安，所
以配电变压器三点共同接地时，要根据所在高压系统的情况来确定接地装置的接地电阻，不
能笼统地规定4Ω 或10Ω。由于接地电阻大小与系统单相接地电流有关，与配变容量并无关，
所以现场规程的说法没有道理。有的资料认为，当低压工作接地单独另设时，100 kVA 以下
的配电变压器的低压侧工作接地电阻，可放宽到10Ω，原因是变压器小，内阻抗大，限制了
接地电流，也就限制了地电位的升高。
1.2 关于共同接地的接地方式
除图1 的方式外，施工中还会出现其它接地方式，见图2、3。
图2 施工中常用的接地方式
图3 施工中常用接地方式
三种方式中都是共同接地的，采用哪种方式为好，现分析如下。
高压侧避雷器的作用是用来保护变压器高压线圈与外壳之间的绝缘，按图2 的接法，
高压线圈与外壳之间承受的电压除避雷器残压外，还增加了接地引下线的电感、电阻上的压
降，这个压降在雷电流冲击下是不可忽视的，使其保护效果大为降低。
而图1 的接法也会产生一个问题，就是低压线圈及中性线全部承受接地装置上的压降，
特别是当中性点存在重复接地，接地电阻小于配电变压器接地电阻，且离配电变压器较近时，
高压侧避雷器的放电冲击电流将较多流向重复接地，有时会将重复接地的引下线烧断（重复
接地线一般较细）。
所以图3 的接法较为合理，对高压线圈的防雷保护合理，对低压中性线的冲击也较小，
因为部分雷电流已通过接地装置流入地中。
1.3 关于接地装置的设计
按标准规定，配电变压器台区的接地装置应敷设为闭合环形，并加垂直接地极，这是
因为环形内的接触电压比较低，而沿环形接地体走路的行人，其跨步电压也较小，城区的配
电变压器大多安装在路边，因常有人走动，为行人安全着想，必须敷设为环形。
环形的大小，一般以5m 为直径，这是因为要发挥水平接地极和垂直接地极的散流效
果，减少相互屏蔽，降低接地电阻而必需的。但有些安装地点过于狭窄时，则可为椭圆形，
短轴距不得低于3 m，见图4，两个垂直接地极宜打在短轴两端点附近，高压避雷器及外壳
接地和中性点的接地分别引至垂直接地极附近，以利于散流。如土壤电阻率较高，做一个环
后，测试接地电阻不合要求，则应在环外再做一个大环，两环相距4～5 m，埋深比第一环
深，至少两处相连接，直至满足要求为止。
图4 接地装置敷设为椭圆形
1.4 关于接地引下线的连接方式
按部颁标准，除设备的接线端子可用螺栓连接外，引下线及接地装置都应使用焊接，
但为安装方便，通常在电杆下的1.8～2.0 m 处有一个断接卡，也用螺栓连接。引下线一般用
扁钢，但也有采用钢绞线。钢绞线与扁钢的连接应制作接线板，最好采用双螺栓相连，以利
于接触良好。
目前的实际情况是，高压避雷器接地端分别用钢绞线接线，三根钢绞线再连在一起，
且都是绞合连接，配电变压器外壳的接地线也用钢绞线与避雷器接地线绞合，然后再与接地
装置的引上线用螺栓连接，有的也未压制接线鼻，这些连接都不符合标准的要求，接头过多，
接触不良。
建议三个高压避雷器的接地端用30×4 的扁钢连成一体，从中间引下与外壳的接地扁钢
相连，均采用焊接，也不宜在中间设断连卡，而直接入地与接地装置进行焊接，低压中性点
直接用扁钢引至接地装置与之焊接，扁钢宜采用30×40 mm2。
1.5 关于接地装置的施工
接地装置的地下水平接地极应采用40×4 的扁钢，垂直接地极用L40×4，埋深大于60cm，
填土时用干净的原土并夯实。有条件时，应将环形水平接地极的面积适当增大些，或往环外
再做一个环，两处相连，以降低接地电阻，尽可能达到1Ω。地下连接处应采用焊接，并符
合要求。扁钢的搭接长度应为扁钢宽度的2 倍，且应三面或四面焊接，三面焊接时尽量二短
边一长边，利于电流通过，圆钢的焊接长度为圆钢直径的6 倍，应两面焊接，且不得有虚焊。
焊接处应采取防腐措施。
1.6 关于低压侧装避雷器
由于采用三点共地后，高压侧避雷器的放电电流（特别当三相同时放电时）很大，在
接地电阻上的压降也很高。该压降加在低压线圈上，通过低压线路电容接地，在低压线圈中
就有一冲击电流使线圈励磁，通过电磁感应使高压线圈感应出很高的电压。高压侧电压受高
压侧避雷器残压所限制，高压线圈中性点电位就很高，容易在中性点附近，导致对地击穿或
匝间短路而损坏变压器，因而必须采取措施，限制低压线圈承受的电压，即一般采取低压侧
也加一组避雷器。当地电位升高时，通过避雷器放电，使低压线圈只承受低压避雷器的残压
（1300 V 左右），这样高压中性点附近的过电压就被限制在可承受范围之内，这就是防止
逆变换损坏变压器，见图5。同样当低压线路感应雷传到配电变压器时，低压侧避雷器也会
动作，使雷电流入地，低压线圈的电压被限制在低压避雷器残压之内，防止配电变压器高压
侧被按变比感应的电压所损坏。这属于正变换过电压，由于配电变压器的低压侧绝缘裕度高
于高压侧，所以配电变压器雷击事故常发生在高压侧，尤其是中性点附近，见图6。
图5 配电变压器逆变换情况
图6 配电变压器正变换情况
低压侧加装避雷器，因其往往采用高、低压架空线，容易受雷击，35/0.4 kV 直配变压
器因其变比大，更应在低压侧加装一组避雷器，尤其是当35 kV 线路开路运行，高压侧无避
雷器保护时。加装低压避雷器后，原来的三点共同接地就成了四点共同接地，见图1。
1.7 关于中性线及连接
中性线在三相负荷不平衡时流过电流，按有关规定该电流不得大于相线电流的25%。
另外，中性线、中性点接地线与配电变压器低压中性线端头的连接应可靠，应制作接
线鼻（板），螺栓应压紧，防止接触不良流过电流时发热烧断。中性线断线意味着低压系统
失去接地，成为不接地系统。三相负荷不平衡时，导致三相电压相差很大，烧毁用电设备。
2 关于柱上开关的防雷接地
高压柱上开关及隔离开关一般作为联络开关用，标准规定应在一侧或两侧装设避雷器
（开关经常断开），且避雷器引下接地线应与开关外壳（包括隔离开关底座）连接，这是为
了保证开关对地绝缘只承受避雷器残压，而得到有效的保护。
但观察中发现，不少柱上开关两侧的高压避雷器接地线都是直接引入地下，未与开关
外壳相连。此时开关对地绝缘所承受的除避雷器残压外，还包括引线和接地装置电阻上的压
降。如接地引线电感为1.67μH/m，引线长10 m，雷电波波头2.5 μs，幅值5 kA，加上接地
电阻上的 压降，避雷器的残压取50 kV，则开关承受的电压为133.4 kV，已超过了开关的
冲击绝缘水平75 kV，避雷器就起不到保护作用。
有些开关外壳虽有引下接地线，也是单独入地，即使共用一个接地装置，开关绝缘所
承受的电压也高于残压。
单独柱上开关的接地装置，其接地电阻不应大于10Ω，这也是标准的规定，柱上开关
的外壳，隔离开关闸刀的底座，以及旁边的绝缘子横担（金属），应连在一起与避雷器的接
地引下线相连，这样就使隔离开关支持绝缘子都能得到保护，防止雷击闪络，充分发挥避雷
器的作用。其连接线可采用Φ8 mm 的圆钢或20 mm×3 mm 的扁钢。
线路中所装设的高压无功补偿电容器也应加金属装氧化物避雷器，其接地引下线也应
与电容器的外壳相连。
3 配电变压器低压侧的接地型式
前述配电变压器低压侧中性点接地，并与高压侧避雷器接地共用一个接地装置，适应
于大量采用的低压系统为TN 和TT，但是如采用IT 制式，则中性点就不能接地。
TN 系统，又分三种情况：
•TN-C 系统，整个系统中用电气设备外壳保护线与中性线合一；
•TN-S 系统,整个系统中电气设备外壳保护接地线与中性线分开，有专用保护线；
•TN-C-S 系统，系统中有部分线路的中性线和保护线合一。
TT 系统，系统中有一点直接接地，用电设备外壳采取接地保护。
IT 系统，配电变压器低压中性点不接地，用电气设备外壳单独接地保护。
（1）TN-C 系统
（2）TN-CS 系统
（3）TN-S 系统
（4）TT 系统
（5）IT 系统
图7 系统接地各种型式示意图
一般居民用户可用TN-C-S 系统，即低压从配电变压器引出的主干线可以采取TN-C 系
统（四线制），到用户的支线采取TN-S 系统；工厂车间可以采用TT 系统，电动机用三相
电源，照明用单相电源，配电变压器中性点接地，到车间后，车间设备的外壳单独接地。
需防爆的场所最好采用IT 系统，三根相线或四根（加中性线）送过去，中性点不接地，
外壳单独接地，这样相线碰地或碰外壳，电流很小，不会产生火花，防止爆炸。
如接地点和中性点接地电阻都是4Ω，TN、TT 系统相线接地时，中性点上会产生危险
的电压，该电压U0=110 V。
4 接地电阻的测量
测量配电变压器接地电阻应停用配电变压器（TN 或TT 制式），拆开中性点接线及与
外壳的连线。
主要目的是防止重复接地影响测量结果。
测量可用接地电阻测试仪，布线方向应与架空线垂直方向（电缆线路不限）。
电压电流极应打在比较潮湿的地方，减少其接地电阻，减少测量误差。
测量点的选取，测量接地装置电阻应包括引线和接头的电阻。
判断标准：如为共用接地装置，接地电阻据所在系统的电容电流按R≤50IC 计算出要求
值，如计算值超过4Ω，则按4Ω 选取。
配电变压器防雷接地工程是一项复杂的工程，要考虑防雷接地、保护接地、工作接地
的各种要求，以其中最小值为标准来设计和施工。不要认为“接地”可以马虎从事，它关系到
人身和设备安全的大事，即防雷保护的有效性。接触电压、跨步电压的大小，人体接触外壳
时的电压高低都涉及到电击事故发生的机率，及危害程度，所以必须认真施工，按标准的有
关规定执行，以确保防雷和接地的安全运行。

系统接地各种型式示意图传不上去了，你先酬和着看文字，有什么问题再说。

按标准规定，配电变压器台区的接地装置应敷设为闭合环形，并加垂直接地极，这是
因为环形内的接触电压比较低 直流电阻测试仪 电缆故障测试仪，而沿环形接地体走路的行人，其跨步电压也较小，城区的配
电变压器大多安装在路边，因常有人走动，为行人安全着想，必须敷设为环形。