220kV输电线路接地项目技术研究

黄志庆

摘 要：文章通过论述输电线路防雷的意义，对各种防雷接地技术进行了分析。最后结合线路的实际运行情况，提出了安溪电网220 kV高压输电线路的防雷接地措施。

關键词：220 kV高压;输电线路;防雷接地技术

1 高压输电线路的防雷原则和意义

由于土地资源紧张，我国大多高压输电线路建在郊区或者深山，这些地区也正是雷电活动频繁地带。高压输电线路遭受雷击会发生过电压，致使线路跳闸，影响电力系统供电可靠性。因此，有必要对线路采取防雷措施[1]。

为了保证高压输电线路的防雷效果，一方面，应根据线路所处的环境，积极在线路上加装防雷装置，采用防雷措施。另一方面，加强输电线路维护和巡检工作，定期开展防雷设施检查和维护工作，确保防雷设施无故障。

2 220 kV高压输电线路防雷接地技术

2.1 架设藕合地线

架设藕合地线其实就是在杆塔上方增设一条接地导线，它不仅可以使导线和地线之间的耦合作用增加，将绝缘子串上的冲击电压大部分转移到导线上，还可以使雷击电流更多地分流到邻近杆塔，降低杆塔电位，从而提高输电线路的耐雷水平，降低雷电反击跳闸概率[2]。

2.2 安装避雷器

在输电线路上安装避雷器，将避雷器与线路绝缘子串并联，可以有效预防绝缘子发生冲击闪络的现象，从而提高线路的反击耐雷水平。当雷电流经过杆塔时，避雷器动作使得大部分雷电流不直接经过绝缘子，而是通过避雷器流入导线，这时，杆塔和导线的电位差减小，避免绝缘子出现闪络，从而对输电线路起到很好的防雷功效。

2.3 安装避雷针

避雷针是220 kV高压输电线路上应用最广泛的防雷工具，它直接改变雷云先导放电通道的电场方向，将雷电引入避雷针，减少线路雷击次数，从而降低雷击跳闸概率。虽然避雷针能对线路起到一定的雷击保护效果，但是它的保护范围有限，所以，还要根据线路自身所处的环境，适当采取其他的防雷措施。

2.4 降低杆塔接地电阻

高压输电线路防雷的主要做法是通过降低杆塔高度来降低杆塔接地电阻，使得雷击时绝缘子承受的电位降低，避免线路绝缘损坏。但是通过降低杆塔高度来降低杆塔接地电阻会受土壤电阻率的影响，它只适用于土壤电阻率较低的地区，对于土壤电阻率较高的地区就必须通过其他的方法来降低接地电阻，工程上一般采用降阻剂或延长接地极。

2.5 安装自动重合闸装置

高压输电线路上大多发生的是瞬时性故障，永久性故障占比极少。所以，通常在高压输电线路上安装自动重合闸装置，当雷击闪电造成线路跳闸后，线路自动重合一次，当发生瞬时性故障时自动恢复输电线路正常供电，减少线路停电时间。但是此时也不能掉以轻心，应结合巡视加强输电线路检查，避免留下安全隐患。

3   220 kV高压输电线路防雷接地措施的制定

3.1 安溪电网基本情况

安溪电网水电资源较为丰富，但小水电大部分为径流式电站。截至2021年1月，安溪电网共有220 kV变电站4座，      110 kV变电站18座，35 kV变电站5座。为理顺安溪南部电网，建设坚强、合理的电网架构，满足安溪南部电网建设和经济发展需要，以及完善泉州北部网架，需在2021年建成220 kV竹园变电站，本期2回线路起点在安溪县城厢镇已建220 kV仙苑变电站，终点在安溪县虎邱在建220 kV变电站。

3.2 安溪地区雷电活动情况

本工程所经地区因雷击而造成的停电事故频率较高，根据2020年福建电网雷电密度分布图，沿线所经地区均处于 Ⅲ级强雷区，年平均雷暴日取75日。

3.3 防雷措施

根据2021年福建电网雷电密度分布图，沿线所经地区均处于Ⅲ级强雷区和Ⅳ超强雷区，雷电活动频繁，经气象资料收集，其年平均雷暴日达到75日，因此提高本工程线路的耐雷水平，直接关系线路的安全运行。

本工程为提高输电线路的防雷水平，在线路全线架设双避雷线作为防雷保护，两地线水平排列。杆塔地线还采用“0”保护角，即杆塔地线对最外侧导线的保护角≤0°，且满足两根地线的距离不超过地线与导线之间的垂直距离的5倍。最后，还根据工程所在山区线路的地形地貌情况，在雷电易击区采取降低杆塔接地电阻或架设耦合地线，以有效改进导地线之间的耦合系数，降低塔顶电位，从而提高线路的耐雷水平。

3.4 接地措施

3.4.1 加装杆塔接地装置

为保证输电线路良好接地，本工程全线铁塔逐基接地，接地形式主要采用深埋复合接地装置，对部分位于居民区和水田的杆塔拟采用方环四射线水平园形接地装置，以提高接地装置的均压性。在接地体材料选择上也十分慎重，通过多种材料的对比分析，最终接地体采用φ10圆钢，接地引下线采用40×4镀锌扁钢。接地装置安装后，应进行接地电阻测试试验，且接地电阻应符合现有规程的接地电阻标准，每基铁塔不连地线的工频接地电阻，在雷季干燥时不超过土壤电阻率与接地电阻关系表所列数值，具体如表1所示。

根据以上要求及本工程防雷要求，在变电站进出线2 km内接地阻值不大于10 Ω，其余地段接地电阻也按不大于10 Ω设计，对个别塔位高土壤电阻率地区按不大于15 Ω要求设计，如接地电阻很难降到15 Ω以下时，将采用延长接地体射线设计，直到满足要求为止。对于高土壤电阻率地区，采用接地模块降低接地电阻，如在杆塔放射形接地带100 m的范围内有土壤电阻率较低的地带，则采用外引接地装置措施。

3.4.2 降阻的主要措施

（1）在工程材料方面，接地引下线上加装40×4镀锌扁钢，每基杆塔配置4条接地引下线，每条引下线长度约为         2.5 m，而非采用热镀锌防腐φ12圆钢。φ12镀锌圆钢虽然单重轻，市场价低，但是圆钢不能与铁塔直接连接，连接点需补焊一块扁铁，且与多条接地体连接时，不易于多次焊接，长期运行易引起脱落。但是扁铁与铁塔接地孔连接方便，加工制作程序简单，与多条接地体连接时，有易于焊接，而且与铁塔接触面积大，可以保证泄流的热稳定。

（2）在施工技术方面，采用深埋复合接地装置。本工程除高土壤电阻率地区、耕地水田外，均采用深埋复合接地装置，此装置采用8条φ10圆钢浅埋射线，每条射线长度按土壤电阻率配置，垂直接地体采用镀锌角钢∠50×5×2 500 mm。深埋复合接地装置主要用于杆塔位置附近50 m范围内，人烟稀少、地形宽广、低土壤电阻率或地表以下存在双层土壤电阻率地质（要求下层土壤电阻率低于上层土壤电阻率）的地区为非岩石地区。

通过表2各接地装置材料和土方量比较，最后本工程决定采用深埋复合接地装置。首先该装置采用了水平与垂直接地体的复合接地装置，其接地电阻较容易降到设计要求值，所以钢材用量最节省。其次，采用深埋于基础坑底部的角钢，接地体埋设利用了基础基坑土方开挖，缩短射线长度，因此大大降低了土方的开挖量，保护环境。

4 220 kV高压输电线路防雷对策

定期组织人员对220 kV高压输电线路开展防雷设施检测，重点检查接地网、接地装置的导通情况。发现接地装置锈蚀、松动等情况应立即处理，避免缺陷进一步扩大。对接地电阻不合格的接地装置，应进行开挖，重新更换埋设，直至接地电阻满足规程要求。对避雷线、避雷器出现断线、断股、瓷瓶脏污或破损等情况，应上报检修计划，等待专业人员处理。通过制定有效的防雷对策，确保高压输电线路有足够的耐雷水平。

5 结语

综上所述，220 kV高压输电线路防雷接地是确保电网稳定性、减少电网故障、提升电网效益的必然要求。对此，各单位要竭力做好防雷接地相关工作，确保电网运行更加可靠。

[参考文献]

[1]丛义宏，翟明岳.220kV高压输电线路的防雷接地技术研究[M].北京：华北电力大学出版社，2010.

[2]陶祥海.输电线路雷击故障及防雷措施[J].广东科技，2009（7）：113-114.

（编辑 何 琳）