高原地區防雷接地施工技術探討

辛士郎

（天津送變電工程有限公司，天津 300300）

0 引 言

雷電是主要自然災害之一，可給人類造成重大危害。西藏地區平均海拔4 000 m以上，地勢相對高差低而海拔相當高，氣壓低，氧氣含量少，氣溫低，而且凍土常年不化，環境條件比較惡劣，雷害發生頻率高，電力工程建設難度較大。本文結合2018年昌都市江達縣電力有限公司“三區兩州”項目工程，對高原地區雷害特點進行了深入分析，重點研究了電力工程防雷接地施工技術問題，以供參考。

1 高原地區雷害特點分析

1.1 雷害事故發生概率高

高原地區與一般平原等地形相比，具有更高的雷電災害發生率，對電路與機房造成的雷電危害性更強，所產生的雷電災害形式更加多元化。由于所處自然環境地勢高，空氣稀薄，條件惡劣，所以遭受雷害后，電力工程施工維修壓力較大。目前，高原地區的防雷與接地技術是研究的難點和重點。

1.2 雷害受地理環境因素影響大

第一，受地理位置影響。高原地區，由于海拔較高，且山川密集高聳，當雷云隨著季風進入高原地區時，一旦與山川凸起部位發生直接性接觸，勢必增大雷云間和雷云內部放電的概率，一定程度上增加了雷電對地面的放電概率，造成雷電災害。

第二，受地質條件影響。通常，高原地區電力工程所在場所地貌多以砂石、山巖為主，附近區域空曠，林木較少，在雨季降水量大的情況下，多發生水土流失現象，造成地面土壤流失嚴重，土壤結構分布不均，降低了土壤的保水性，增大了土壤的電阻率。在此狀況下，電力工程易成為雷電襲擊目標，導致雷害事故頻繁發生。

第三，受局部氣候條件影響。高原地區的海拔一般都比較高，空氣稀薄，高原地區電力工程正是處于這樣一種雷云活動活躍地帶。高原地區氣候條件比較符合雷云形成機理，其雷電災害的產生率遠大于平原地區。

2 高原地區電力工程的雷害方式及引入途徑

2.1 雷電經由避雷針或鐵塔引入

當電力工程的鐵塔以及鐵塔上的避雷針遭受雷電直接襲擊時，通過鐵塔構架或者接地引下線將瞬間強大的雷電流導入接地網，此時接地網中的接地阻抗值瞬間增高，促使地網局部區域內的電位隨之升高。高原地區電力工程本身所處的地理環境土壤中的電阻率就比平原高，此時接地網接地電阻值一旦出現超標現象，會對二次設備的地電位造成一定程度的干擾與反擊。由于大量的通信、控制等弱點設備都設置在接地網附近的機房與電纜溝內，受接地網接地電阻值增高的影響，電位差將升高，造成部分電流流動于信號線纜屏蔽層表面，電力設備受到信號線纜芯線引流過來的干擾電壓影響出現損壞。

2.2 雷害由架空線路或配電線纜引入

高原地區受雷電襲擊或雷電感應概率最大的就是鋪設的電纜或者交流電源線路。電源機房遭受雷擊入侵主要是通過進出站的電源線路和電纜經由電磁感應或各種藕合方式導入雷電暫態過電壓。此外，由于電源機房與通信機房是直接相互連接的，通過電源線路和電纜可以將雷電暫態過電壓導入通信設備。由于雷電暫態過電壓的幅值和高頻信號分量過高，使通信設備所采用的電子元器件無法承受，從而造成通信設備的損壞[1]。

2.3 雷電經天饋線等信號線纜入侵機房

電力工程電源機房中存在大量的電力設施設備，在雷雨頻發季節，波導饋線等信號線纜一旦遭受雷電襲擊，感應雷所產生的雷電暫態過電壓就會通過信號線纜導入機房中，造成機房中電力設施設備遭到雷電間接襲擊，感應電壓經過機架或屏柜等設備入地，造成機房相關電力、通信等傳輸設備的損壞。

2.4 雷擊附近的空間電磁感應

空間電磁感應現象多發生于高原地區。這主要是由于高原地區地勢海拔較高，所處區域正是雷云活躍地帶，雷雨天氣下，一旦出現空間雷云放電現象，極有可能引起空間電磁感應。受此影響，雷電流產生的暫態脈沖磁場會對高原電力工程機房中的大量電力設備造成干擾與損壞。

3 雷擊過電壓對配電線路的危害

雷電放電現象多產生于雷雨多發季節，主要是由兩塊帶有正負電荷的雷云在空氣絕緣失去作用的情況下，發生碰撞瞬間而產生的放電現象。此時，若沒有其他異種雷云在附近，且雷云距離地面較低，那么地面將會直接遭受雷云放電襲擊。若電力系統遭遇放電作用襲擊，就會對電壓產生直接影響。常見的電力雷電災害包括感應雷電反擊過電壓、雷擊侵入波以及直接雷擊等。電力工程遭遇雷電襲擊時，主要造成的事故包括電力設備跳閘停電和電纜火災事故等。雷電事故的發生會給周圍居民生活用電帶來不便，嚴重時還會威脅到居民的生命安全。同時，雷電事故的發生還會給電力部門帶來巨大的經濟損失。

4 防雷接地工程施工技術在高原地區電力工程中的應用

4.1 接地裝置的施工技術

第一，人工接地體的制作。通常水平接地體、垂直接地體以及銅接地體是人工接地體中應用最多的方法。對于制作材料，鍍鋅扁鋼是水平接地體的主要制作材料；以長2.5 m、直徑5 cm的角鋼、圓鋼或鍍鋅鋼管作為垂直接地體的制作材料；以1.5 mm厚的1 m2銅板作為銅接地體的制作材料。

第二，定位放線施工。為了人們的安全考慮，該施工場地的選取應以偏遠無人區域為宜。相關施工人員需要嚴格地依照施工圖紙的設計路線、要求以及相關施工方法與步驟在防雷裝置接地的位置上，先進行放線溝槽的挖掘工作，然后再進行放線填埋工作。布線溝槽挖掘的深度應該處于地表層以下，進行深層埋線，有效預防因氣候過冷、地表層持續低溫上凍所造成的接地電阻增加。同時，遇到道路、建筑出入口等地段時，應該保證接地裝置與此之間留有足夠的安全距離，有效防止跨步電壓形成，導致人員傷害。

第三，人工接地體的安裝。相關施工人員安裝垂直接地體時，要嚴格依照相關規定正確地進行施工安裝。接地體的放置位置要以溝的中心線作為基準，垂直埋于地下，接地體的頂端與地面之間的距離要保證在0.5 m左右。在挖好的溝槽中，將鍍鋅扁鋼調直側放，采用焊接的方式對其進行連接，將焊接部位的藥皮清理干凈，預防腐蝕。為得到有效的防腐蝕效果，可在表面再涂抹一層防腐蝕漆料。按照實際安裝的設計要求，放置足夠長度的接地線并拉好[2]。

第四，自然接地體的安裝。鋼筋混凝土樁基是自然接地體安裝的基礎，將外漏在樁基端部的鋼筋與承臺梁的主筋通過焊接的方式實現有效連接，完成該部分作業后，再以焊接的方式，將兩者與引下線柱里面的鋼筋進行連接。遭遇雷電襲擊時，雷電通過鋼筋混凝土樁基在引下線的引導下導入地下。

4.2 防雷保護的施工技術

第一，防雷保護工作做到位。在雷電多發區域，一定要做好防雷保護工作，通常以架設避雷線的方式來預防雷擊災害。按照施工設計的標準，施工人員在配電線路桿塔的頂端架設足夠數量的架空地線。遇到雷電災害時，可以通過架空地線將雷擊電流導入地面，降低電能感應所帶來的損耗，從而起到防雷保護的效果。同時，還可以采用安裝過壓保護器的方式對線路進行防雷保護。該方式維護價格低廉，且不會影響電路的正常使用。

第二，確保配電線路的絕緣水平。較小幅值的感應雷過電壓和直擊雷過電壓對配電線路的影響不大，但是由于高原地區海拔較高，拉近了雷云和配電線路的距離，一定程度上增加了感應雷過電壓的幅值，遇到雷電襲擊時，易造成線路擊穿問題，嚴重影響配電線路的正常運行。因此，僅憑架空導線不能預防感應雷對線路造成的影響。此外，還需要采取多重保障措施，如增加絕緣皮和適當地增加絕緣子，不僅能提高配電線路的絕緣水平，而且能提升配電線路的防雷能力[3]。

第三，降低桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻的大小與桿塔頂端電位的高低存在直接關聯。線路遭受雷擊時，主要通過桿塔來將雷電直接導入大地，實現對線路的保護。當桿塔的接地電阻值過大時，桿塔頂端電位增大，從而和導線產生較大的電位差，造成電線絕緣子閃絡現象發生，且整個線路的耐雷水平降低，加大了線路損耗。因此，桿塔接地電阻可以采用外接接地的方式。

5 結 論

電力工程普遍遭遇雷擊事件，尤其是高原地區。因此，高原地區電力工程建設中，必須嚴格依照不同的防雷要求，再結合地區環境和氣候等實際狀況，科學合理地制定相應的防雷措施。