高压架空线路铁塔防雷接地方案设计

巩赞扬

(国网浙江省电力公司台州供电公司,浙江台州 318000)

高压架空线路铁塔防雷接地方案设计

巩赞扬

(国网浙江省电力公司台州供电公司,浙江台州 318000)

雷电是自然界一种常见的放电现象,自然界里每年都有几百万次的闪电,每年雷电造成的人员伤亡和财产流失,仅次于水灾而大于其他的任何灾害。

高压架空线 防雷

随着国民经济的大幅度增长，人民生产生活层次的不断提高，对消费用电的需求量直线上升，从而推动了电力产业的迅猛发展，走上了一个新的高度。电网面积覆盖越来越广，密度越来越大，电网容量不断增大，输送电技术也不断进步，对于输电线路的建设将是一个严峻的考验，使命重大。其建设过程中的防雷保护也就成为一个越来越重要的课题摆在我们的面前。

1 防雷现状简析

雷电的危害主要有三方面:直击雷、感应雷和雷电过电压侵入。电力系统的高压架空线路中，直击雷的危害最大最明显，其主要集中于线路中的铁塔。一般的架空线路都采用了避雷线防护，根据电压等级，35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1～2km的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线，或者安装线路金属氧化物避雷器；110kV线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线；但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线；220kV线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。通常在架空线路雷防护工程上，往往要结合当地的气候条件，雷电活动的强弱，地形地貌特点及土壤电阻率的高低等情况，其中线路中的铁塔防雷接地尤为重要与关键。

2 防雷方案设计

本方案主要是针对高压架空线路中铁塔的保护防雷，采用接地防雷方式，主要是引下线与接地网的设计。将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极或地网称为接地。连接到接地极的导线称为接地线。一个接地装置正确与合理，不仅能为有效防雷提供保障，还能降低工程的建设成本，不过也是电力系统中一直攻关的难题。高压架空线一般组成有:高压输电线、避雷线、避雷器及铁塔本体，本方案重点针对危害最常见的直击雷而设计，采用直接接地制式。

2.1 引下线的设计

输电铁塔所处位置不定，相对高度较高，受直击雷影响明显而维护工程又比较艰巨。线路中引下线主要包括避雷线的引下线，高压输电线防雷装备保护引线。根据电力系统设计标准，避雷线引下线可采用铁塔作为引线，铁塔有良好的接地，只需保证引线与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理；铁塔采用四角引线连接到地网接点。各相线的避雷保护器引线也同样可以采用此方法，但注意的是要确保引线连接的正确与科学，各连接点电气接触良好，一般选用导线截面为35-95mm2的多股铜导线。

高压架空线路铁塔的接地装置可采用下列模式:

(1)在土壤电阻率ρ≤100Ω*m的潮湿地区，可利用铁塔自然接地。对发电厂、变电站的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可不设人工接地装置。(2)在土壤电阻率100Ω*m＜ρ≤300Ω*m的地区，除了利用铁塔的自然接地外，并应增设人工接地装备，接地极埋深不宜小于0.6m。(3)在土壤电阻率300Ω*m＜ρ≤2000Ω*m的地区，可采用水平敷设的接地装置，接地极埋深不宜少于0.5m。(4)在土壤电阻率ρ＞2000Ω*m的地区，可采用6～8根总长度不超过500m的放射线接地极或者连续伸长接地极长短结合的方式。接地极埋深不宜小于0.3m。还可以采用引外接地或其他措施。(5)居民区和水田中的接地装置，宜围绕铁塔基础敷设成闭合环形。架空线路铁塔的接地线及连接方式符合DL/T620-1997〈交流电气装置的过电压保护和绝缘配合〉的要求。

2.2 地网的设计

接地电阻是表示接地体接地状态是否良好的主要指标，通常架空线路铁塔的接地电阻不宜大于30Ω。(一般所指的是工频接地电阻)接地系统的电阻一般由几部分电阻的总和:(1)土壤电阻，即从接地极处土壤向远处扩散的电流所经过的路径的电阻。(2)土壤和接地体之间的接触电阻。(3)接地体本身的电阻。(4)接地引线、地线盘或接地汇流排以及接地配线系统中采用的导线电阻。其中起决定作用的是接地体附近的土壤电阻。土壤电阻的大小一般由土壤电阻率表示。土壤电阻率一般以1cm3的土壤电阻表示。土壤的电阻率主要由土壤中的含水量和本身的电阻率来决定，决定土壤电阻率的因素主要有:土壤的类型、溶解在土壤中的盐和化合物、土壤中的溶解盐的浓度、含水量、温度、土壤物质的颗粒大小和颗粒大小的分布、密集性和压力、电晕作用。 地壤电阻率(Ω·m)100及以下、100以上至500、500以上至1000工频接地电阻(Ω)10、15、20～30各接地装置应利用直接埋入地中或水中的自然接地极，当利用自然接地极和引外接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点于接地网相连接。按YD5668-98地网的布置要求，根据IEC电气标准，依据不同的地理环境，一般采用联合地网布置方式。按照这种方式布置的地网，其接地电阻为:

设ρ为土壤率，s为地网面积，ρ为用地阻仪实测数值，R为现地网的接地电阻，可根据近似推算公式ρ≈2R√s，可得出地网面积。地网接地极网状布置，埋深0.8m，垂直接地体长为2.5m，在地网的均分点上分别引处四条地网测试极到地面，以便检测地网情况。铁塔接地引线通过四只脚与地网相连，确保电气连接良好，引线经过保护处理，采用PVC套管套装。地网的形状也不是固定的，可以多样化，具体应根据气候、地形、地理环境，因地制宜。地理环境的不同决定了地质的不同，从而土壤率也明显差异。一般软性土壤地阻相对小，对地网的要求相对比较低，较小的成本就能保障良好的接地性能，而相对硬质土壤比如岩石、多岩山地，地阻很高，为保障良好的接地防雷，对地网的要求也相对较高，同时对地网的设计铺设也造成一定程度上的影响。

3 防雷方案总述

整个地网由接地极，连接体及接地线连接而成。接地引线为96mm2铜质多股电缆连接地网与铁塔之间，电气连接良好，并进行防机械损伤和化学腐蚀处理。接地线与接地极采用焊接技术，接地线与铁塔采用螺栓连接。整个地极采用CP型电解离子接地系统，低成本，高性能。CP型离子接地系统采用了保湿配方技术、离子缓释技术、潜深镜像技术、长效降阻技术等当代接地技术中四大前沿科学技术，最大程度解决了降阻性、耐腐性和成本问题，使得CP型产品在各项接地性能和适应性方面具有明显优势，应用领域十分广阔。

[1]交流电气装置的接地.(DL/T 621-1997).

[2]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.(DL/T 620-1997).