高壓架空線路鐵塔防雷接地方案設(shè)計

鞏贊揚(yáng)

(國網(wǎng)浙江省電力公司臺州供電公司,浙江臺州 318000)

高壓架空線路鐵塔防雷接地方案設(shè)計

鞏贊揚(yáng)

(國網(wǎng)浙江省電力公司臺州供電公司,浙江臺州 318000)

雷電是自然界一種常見的放電現(xiàn)象,自然界里每年都有幾百萬次的閃電,每年雷電造成的人員傷亡和財產(chǎn)流失,僅次于水災(zāi)而大于其他的任何災(zāi)害。

高壓架空線 防雷

隨著國民經(jīng)濟(jì)的大幅度增長，人民生產(chǎn)生活層次的不斷提高，對消費用電的需求量直線上升，從而推動了電力產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，走上了一個新的高度。電網(wǎng)面積覆蓋越來越廣，密度越來越大，電網(wǎng)容量不斷增大，輸送電技術(shù)也不斷進(jìn)步，對于輸電線路的建設(shè)將是一個嚴(yán)峻的考驗，使命重大。其建設(shè)過程中的防雷保護(hù)也就成為一個越來越重要的課題擺在我們的面前。

1 防雷現(xiàn)狀簡析

雷電的危害主要有三方面:直擊雷、感應(yīng)雷和雷電過電壓侵入。電力系統(tǒng)的高壓架空線路中，直擊雷的危害最大最明顯，其主要集中于線路中的鐵塔。一般的架空線路都采用了避雷線防護(hù)，根據(jù)電壓等級，35kV線路不宜全線架設(shè)避雷線，一般在變電所的進(jìn)線段架設(shè)1～2km的避雷線，同時在雷電活動強(qiáng)烈的地段架設(shè)避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器；110kV線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，山區(qū)應(yīng)采用雙避雷線；但在年平均雷暴日數(shù)不超過15日或運行經(jīng)驗證明雷電活動輕微的地區(qū)，可不架設(shè)避雷線；220kV線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，同時應(yīng)采用雙避雷線。通常在架空線路雷防護(hù)工程上，往往要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，雷電活動的強(qiáng)弱，地形地貌特點及土壤電阻率的高低等情況，其中線路中的鐵塔防雷接地尤為重要與關(guān)鍵。

2 防雷方案設(shè)計

本方案主要是針對高壓架空線路中鐵塔的保護(hù)防雷，采用接地防雷方式，主要是引下線與接地網(wǎng)的設(shè)計。將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極或地網(wǎng)稱為接地。連接到接地極的導(dǎo)線稱為接地線。一個接地裝置正確與合理，不僅能為有效防雷提供保障，還能降低工程的建設(shè)成本，不過也是電力系統(tǒng)中一直攻關(guān)的難題。高壓架空線一般組成有:高壓輸電線、避雷線、避雷器及鐵塔本體，本方案重點針對危害最常見的直擊雷而設(shè)計，采用直接接地制式。

2.1 引下線的設(shè)計

輸電鐵塔所處位置不定，相對高度較高，受直擊雷影響明顯而維護(hù)工程又比較艱巨。線路中引下線主要包括避雷線的引下線，高壓輸電線防雷裝備保護(hù)引線。根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，避雷線引下線可采用鐵塔作為引線，鐵塔有良好的接地，只需保證引線與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理；鐵塔采用四角引線連接到地網(wǎng)接點。各相線的避雷保護(hù)器引線也同樣可以采用此方法，但注意的是要確保引線連接的正確與科學(xué)，各連接點電氣接觸良好，一般選用導(dǎo)線截面為35-95mm2的多股銅導(dǎo)線。

高壓架空線路鐵塔的接地裝置可采用下列模式:

(1)在土壤電阻率ρ≤100Ω*m的潮濕地區(qū)，可利用鐵塔自然接地。對發(fā)電廠、變電站的進(jìn)線段應(yīng)另設(shè)雷電保護(hù)接地裝置。在居民區(qū)，當(dāng)自然接地電阻符合要求時，可不設(shè)人工接地裝置。(2)在土壤電阻率100Ω*m＜ρ≤300Ω*m的地區(qū)，除了利用鐵塔的自然接地外，并應(yīng)增設(shè)人工接地裝備，接地極埋深不宜小于0.6m。(3)在土壤電阻率300Ω*m＜ρ≤2000Ω*m的地區(qū)，可采用水平敷設(shè)的接地裝置，接地極埋深不宜少于0.5m。(4)在土壤電阻率ρ＞2000Ω*m的地區(qū)，可采用6～8根總長度不超過500m的放射線接地極或者連續(xù)伸長接地極長短結(jié)合的方式。接地極埋深不宜小于0.3m。還可以采用引外接地或其他措施。(5)居民區(qū)和水田中的接地裝置，宜圍繞鐵塔基礎(chǔ)敷設(shè)成閉合環(huán)形。架空線路鐵塔的接地線及連接方式符合DL/T620-1997〈交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合〉的要求。

2.2 地網(wǎng)的設(shè)計

接地電阻是表示接地體接地狀態(tài)是否良好的主要指標(biāo)，通常架空線路鐵塔的接地電阻不宜大于30Ω。(一般所指的是工頻接地電阻)接地系統(tǒng)的電阻一般由幾部分電阻的總和:(1)土壤電阻，即從接地極處土壤向遠(yuǎn)處擴(kuò)散的電流所經(jīng)過的路徑的電阻。(2)土壤和接地體之間的接觸電阻。(3)接地體本身的電阻。(4)接地引線、地線盤或接地匯流排以及接地配線系統(tǒng)中采用的導(dǎo)線電阻。其中起決定作用的是接地體附近的土壤電阻。土壤電阻的大小一般由土壤電阻率表示。土壤電阻率一般以1cm3的土壤電阻表示。土壤的電阻率主要由土壤中的含水量和本身的電阻率來決定，決定土壤電阻率的因素主要有:土壤的類型、溶解在土壤中的鹽和化合物、土壤中的溶解鹽的濃度、含水量、溫度、土壤物質(zhì)的顆粒大小和顆粒大小的分布、密集性和壓力、電暈作用。 地壤電阻率(Ω·m)100及以下、100以上至500、500以上至1000工頻接地電阻(Ω)10、15、20～30各接地裝置應(yīng)利用直接埋入地中或水中的自然接地極，當(dāng)利用自然接地極和引外接地裝置時，應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點于接地網(wǎng)相連接。按YD5668-98地網(wǎng)的布置要求，根據(jù)IEC電氣標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)不同的地理環(huán)境，一般采用聯(lián)合地網(wǎng)布置方式。按照這種方式布置的地網(wǎng)，其接地電阻為:

設(shè)ρ為土壤率，s為地網(wǎng)面積，ρ為用地阻儀實測數(shù)值，R為現(xiàn)地網(wǎng)的接地電阻，可根據(jù)近似推算公式ρ≈2R√s，可得出地網(wǎng)面積。地網(wǎng)接地極網(wǎng)狀布置，埋深0.8m，垂直接地體長為2.5m，在地網(wǎng)的均分點上分別引處四條地網(wǎng)測試極到地面，以便檢測地網(wǎng)情況。鐵塔接地引線通過四只腳與地網(wǎng)相連，確保電氣連接良好，引線經(jīng)過保護(hù)處理，采用PVC套管套裝。地網(wǎng)的形狀也不是固定的，可以多樣化，具體應(yīng)根據(jù)氣候、地形、地理環(huán)境，因地制宜。地理環(huán)境的不同決定了地質(zhì)的不同，從而土壤率也明顯差異。一般軟性土壤地阻相對小，對地網(wǎng)的要求相對比較低，較小的成本就能保障良好的接地性能，而相對硬質(zhì)土壤比如巖石、多巖山地，地阻很高，為保障良好的接地防雷，對地網(wǎng)的要求也相對較高，同時對地網(wǎng)的設(shè)計鋪設(shè)也造成一定程度上的影響。

3 防雷方案總述

整個地網(wǎng)由接地極，連接體及接地線連接而成。接地引線為96mm2銅質(zhì)多股電纜連接地網(wǎng)與鐵塔之間，電氣連接良好，并進(jìn)行防機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕處理。接地線與接地極采用焊接技術(shù)，接地線與鐵塔采用螺栓連接。整個地極采用CP型電解離子接地系統(tǒng)，低成本，高性能。CP型離子接地系統(tǒng)采用了保濕配方技術(shù)、離子緩釋技術(shù)、潛深鏡像技術(shù)、長效降阻技術(shù)等當(dāng)代接地技術(shù)中四大前沿科學(xué)技術(shù)，最大程度解決了降阻性、耐腐性和成本問題，使得CP型產(chǎn)品在各項接地性能和適應(yīng)性方面具有明顯優(yōu)勢，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。

[1]交流電氣裝置的接地.(DL/T 621-1997).

[2]交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合.(DL/T 620-1997).