電力配電網(wǎng)的防雷接地設(shè)計(jì)

劉壯華，崔忠強(qiáng)，李宏鵬，張 彤，劉玉清

（吉林省通化市氣象局，吉林 通化 134001）

電力行業(yè)高速發(fā)展，電力企業(yè)通過配電網(wǎng)給人們輸送電能、提供電力服務(wù)，配電網(wǎng)建設(shè)是基礎(chǔ)而必要的環(huán)節(jié)，需要提高對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)的重視度。配電網(wǎng)運(yùn)行過程中雷電災(zāi)害難以避免，需要從設(shè)計(jì)層面著手做好雷電預(yù)防。配電網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮各方面內(nèi)容，通過防雷設(shè)計(jì)提高配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

1.電力配電網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)的重要性

電力系統(tǒng)的直接輸送設(shè)備就是配電網(wǎng)，也是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。建設(shè)電力系統(tǒng)的基本要求就是可靠的配電網(wǎng)，其直接影響到配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。電力配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)受到各類因素影響，如安裝不當(dāng)、設(shè)施老化、人為因素德國(guó)，造成電路發(fā)生安全問題。在這樣的背景下，電力企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到配電網(wǎng)防雷的重要性，通常選擇安裝避雷裝置以降低雷擊事故發(fā)生率，但這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到線路防雷需求。

就我國(guó)配電網(wǎng)防雷工程現(xiàn)狀來說，僅僅安裝防雷設(shè)備無法完全解決雷電事故。一些安裝好的防雷裝置受到雷擊后會(huì)損壞，隨后發(fā)生的雷電依然會(huì)威脅配電網(wǎng)的安全。經(jīng)過全面分析研究，要想解決電力配電網(wǎng)雷擊事故，就需要從根本著手，從防雷接地設(shè)計(jì)著手有效規(guī)避雷電事故，大幅度提升電力配電網(wǎng)防雷效果，確保電力傳輸事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

2.電力配電網(wǎng)的防雷接地設(shè)計(jì)存在的問題

土壤存在較高的電阻率：我國(guó)各地方電力需求量大，因此輸電線路有著較大的覆蓋面積。很多輸電線路受到地形、規(guī)劃等因素影響，需要在山區(qū)、巖石區(qū)等高電阻率地區(qū)建設(shè)。電力配電網(wǎng)防雷接地設(shè)施運(yùn)行時(shí)，連接避雷裝置與接地裝置，一旦出現(xiàn)雷擊，會(huì)通過接地裝置將雷電引入到大地，避免電流破壞電力設(shè)施。但當(dāng)土壤電阻率過高時(shí)，對(duì)電流傳導(dǎo)產(chǎn)生阻礙作用，影響到避雷裝置運(yùn)行的可靠性，也就無法保障線路安全運(yùn)行。

因此，配電網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)時(shí)需要重視土壤電阻率高這一問題，設(shè)計(jì)人員要經(jīng)過實(shí)地勘探了解實(shí)際情況，制定合適的設(shè)計(jì)方案，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低雷害的損失。

防雷接地方式的不合理：電力配電網(wǎng)接地技術(shù)持續(xù)發(fā)展，接地方式的種類也在增加，給設(shè)計(jì)人員提供了更多可能。但實(shí)際中很多線路設(shè)計(jì)人員沒有前往實(shí)地調(diào)查了解，無法掌握具體情況，設(shè)計(jì)過程中考慮不全面，加上自身專業(yè)能力欠缺，造成輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)選擇的接地方式不合理，無法切實(shí)滿足線路運(yùn)行的安全需求，無法完全將雷電電流導(dǎo)入大地，當(dāng)出現(xiàn)雷電災(zāi)害時(shí)，桿塔頂電位升高，直接反擊線路。

實(shí)際中配電網(wǎng)接地設(shè)計(jì)時(shí)極大可能出現(xiàn)接地方式不合理的情況，影響到建成后的效果，造成線路運(yùn)行出現(xiàn)潛在安全隱患，不利于電力配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，影響到防雷效果。

特殊地區(qū)防雷設(shè)計(jì)問題：部分地區(qū)存在特殊的地理情況，這些地區(qū)發(fā)生雷電災(zāi)害的概率較大，如不良導(dǎo)電土質(zhì)和良導(dǎo)電土質(zhì)的交界處、風(fēng)口處等，一旦出現(xiàn)雷雨天氣，這些地區(qū)容易發(fā)生輸電線路雷擊事故，直接威脅當(dāng)?shù)毓╇姷目煽啃?。同時(shí)，輸電線路頻繁損壞，也會(huì)造成企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本增加，針對(duì)這些特殊地形，電路設(shè)計(jì)人員要綜合考慮各方面因素，提高防雷接地設(shè)施的運(yùn)行效果。

具體設(shè)計(jì)時(shí)，未能全面掌握地區(qū)情況，造成這些特殊區(qū)域防雷接地設(shè)計(jì)不理想，直接影響到電力企業(yè)的健康發(fā)展。

接地設(shè)計(jì)絕緣水平不足：輸電線路設(shè)計(jì)過程中保證絕緣水平的關(guān)鍵就是絕緣子，雷雨天氣中出現(xiàn)雷擊情況后，電力線路上的低阻抗出現(xiàn)較大電位差，繼而造成絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)直接擊穿絕緣子，影響到接地設(shè)施作用的發(fā)揮，繼而破壞電力設(shè)施，出現(xiàn)大范圍停電現(xiàn)象，不利于供電的穩(wěn)定性，危害群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

因此，輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)受到各方面因素影響，直接影響到輸電線路設(shè)計(jì)的安全性，影響到最終效果，需要做好研究分析工作。

3.電力配電網(wǎng)的防雷接地設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

電力配電網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)可以從多方面著手，采取針對(duì)性的解決措施，有效控制雷電災(zāi)害。

采取措施解決土壤電阻較高問題：電力配電網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員選擇合適方式降低接地電阻，提高電流導(dǎo)入大地的效率，進(jìn)一步提升土壤電阻率偏高的問題，提高線路抗雷能力。同時(shí)，隨著降低桿塔接地電阻，減小雷電電流流過產(chǎn)生的壓降。

大量研究結(jié)果表明：輸電線路設(shè)置避雷線桿塔且未連接避雷線時(shí)，此時(shí)桿塔工頻接地電阻需要控制在合理范圍內(nèi)，如表1 所示。此時(shí)，桿塔接地電阻根據(jù)表1 所示時(shí)，接地電阻與線路抗雷水平成負(fù)相關(guān)，如表2 所示。

表1 桿塔工頻接地電阻與土壤電阻率之間的關(guān)系（Ω·m、Ω）

表2 輸電線路耐雷水平分析

總之，輸電線路設(shè)計(jì)人員需要適當(dāng)降低接地電阻，顯著提高線路抵御雷擊水平的能力，解決土壤電阻率高的問題。

選擇合適的線路接地設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)輸電線路防雷接地時(shí)，為了全面發(fā)揮防雷接地設(shè)施的作用，保障輸電線路的安全運(yùn)行，這就需要設(shè)計(jì)人員選擇合適的接地方式，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。具體設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)人員需要全面掌握線路經(jīng)過區(qū)域的環(huán)境情況，如準(zhǔn)確掌握土壤電阻率等。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行接地方式的選擇，如果存在較低的土壤電阻率，設(shè)計(jì)人員綜合考慮后直接選擇自然接地方式，通過桿塔基礎(chǔ)、拉線等方式完成防雷接地，有效控制雷擊發(fā)生時(shí)桿塔接地電阻土壤增加；此外，土壤電阻率較高時(shí)要綜合考慮區(qū)域情況，選擇多種方式融合的接地方式，如負(fù)荷接地、外引接地等，注意接地體埋設(shè)深度，通常埋深需要≥0.8m，架空桿塔防雷接地電阻≤10Ω，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。

特殊區(qū)域情況線路接地設(shè)計(jì)：特殊地區(qū)存在頻繁的雷擊現(xiàn)象，因此設(shè)計(jì)人員進(jìn)行這類地區(qū)接地設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)輸電線路防雷接地設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善。具體設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員可以將一條耦合地線設(shè)置在供電導(dǎo)線下，實(shí)現(xiàn)對(duì)避雷針和避雷線的分流、耦合，實(shí)現(xiàn)降低接地電阻的目的。同時(shí)，可以在頻繁出現(xiàn)雷擊的桿塔頂部設(shè)計(jì)相應(yīng)的裝置，達(dá)成保護(hù)線路的目的，通常選擇在頂部設(shè)計(jì)防雷拉線。此外，設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)線路避雷器進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保一旦出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象，就可以將雷擊電流導(dǎo)入導(dǎo)線中，促進(jìn)線路抗雷擊水平的提升，也能滿足特殊地區(qū)對(duì)設(shè)計(jì)方案的需求，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的著手點(diǎn)，確保電力系統(tǒng)可以處于正常運(yùn)行的情況。

絕緣子的接地設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)人員通過優(yōu)化絕緣子設(shè)計(jì)方式提高輸電線路的絕緣水平，提高防雷接地的效果，保證防雷設(shè)施的運(yùn)行效果。具體設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員考慮各方面情況，選擇合適的高技術(shù)優(yōu)質(zhì)絕緣子，從成本、使用效果方面分析后選擇，方便后期維修更換，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。就當(dāng)前實(shí)際情況來說，絕緣子種類分成有機(jī)合成、陶瓷、玻璃三類，有機(jī)合成絕緣子性能稍差，但本身卻有著抗擊穿結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)規(guī)避不可逆現(xiàn)象的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員選擇合適絕緣子提高線路抗雷擊水平。此外，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況調(diào)整絕緣子高度，切實(shí)發(fā)揮抗雷擊的效果。

做好防雷宣傳工作：長(zhǎng)期以來，農(nóng)村地區(qū)在開展防雷科普宣傳工作時(shí)，對(duì)于農(nóng)民起到的作用并不明顯，防雷科普宣傳工作起到的激勵(lì)效果相對(duì)于物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)手段并不明顯，因此農(nóng)村地區(qū)需要及時(shí)更新觀念，改善宣傳方法。另一方面，借助宣傳的作用可以及時(shí)向外宣傳，在內(nèi)部形成正能量，滿足優(yōu)秀農(nóng)民被尊重和被認(rèn)可的精神需求。通過這種方式可以充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民的內(nèi)驅(qū)力。為了更好地保證宣傳效率，必須保證防雷科普宣傳者具備非常專業(yè)的知識(shí)和技能，同時(shí)結(jié)合企業(yè)的發(fā)展需要和特點(diǎn)，選擇多樣化的宣傳方式。還要注重對(duì)宣傳內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新，選擇深層次、多元化的內(nèi)容，最好可以引發(fā)農(nóng)民的共鳴感。我們應(yīng)該從大局出發(fā)，貼近農(nóng)民的生活，采取多樣化的宣傳手段來部署和開展防雷科普宣傳工作。

避雷針、避雷線設(shè)計(jì)應(yīng)用：電力配電網(wǎng)進(jìn)行防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，一般選擇避雷針、避雷線方式避雷。通過鋪設(shè)避雷線，及時(shí)轉(zhuǎn)移雷電電流，延長(zhǎng)絕緣子的使用壽命，有效降低出現(xiàn)線路跳閘的可能，直接將雷電電路轉(zhuǎn)移到大地。但具體使用時(shí)需要注意，避雷線需要布設(shè)在導(dǎo)線上方，將雷電直接導(dǎo)入到大地。一般情況下電力配電網(wǎng)線路密度較大，要想提升避雷線的作用，選擇靜電屏蔽分流處理電流，延長(zhǎng)導(dǎo)線使用壽命。但避雷線的缺點(diǎn)在于安裝成本高，如果經(jīng)過區(qū)域僅是偶爾發(fā)生的雷擊情況，直接選擇基本避雷裝置就行。

電力配電網(wǎng)出現(xiàn)雷擊災(zāi)害后，一般都會(huì)引發(fā)線路跳閘現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)地方跳閘情況頻繁出現(xiàn)時(shí)，就需要安裝避雷器，在保證線路正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上直接安裝避雷器。當(dāng)避雷器電壓不大于桿塔和導(dǎo)線之間的電位差時(shí)，就會(huì)直接分流，確保絕緣子正常運(yùn)行。當(dāng)前最為先進(jìn)的避雷器就是氧化鋅，這種避雷器可以直接抑制感應(yīng)過雷電壓，而且這種避雷器有著明顯的性價(jià)比和優(yōu)勢(shì)，通過利用這一線路保護(hù)器，避免雷擊發(fā)生后出現(xiàn)斷線的概率。

4.結(jié)語

綜上所述，就當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)行事故中以雷擊事故為常見，雖然不斷提高對(duì)這一災(zāi)害的重視度，但依然存在一些問題，影響到防雷設(shè)施的效果。針對(duì)這一問題，需要采取合適措施，意識(shí)到防雷設(shè)計(jì)的重要性，結(jié)合實(shí)際情況給出針對(duì)性解決措施，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。電力配電網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮各方面因素，促進(jìn)電力配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。