雷擊下110 kV共享鐵塔的接地可靠性研究

孫海峰，王天瑞，馬 龍

（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

0 引言

隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，通信基站需求量越來越大。新建通信桿塔不僅建設(shè)成本高，還需面臨外部協(xié)調(diào)等困難。在電力鐵塔上加裝通信設(shè)備，將通信線纜、基站、天線等設(shè)施附屬在電力鐵塔本體上，可有效提高電力鐵塔的綜合利用率，且能降低通信設(shè)施成本。

根據(jù)通信設(shè)備架設(shè)的高度要求，國(guó)內(nèi)選取作為共享鐵塔的電力鐵塔電壓等級(jí)多為35 kV、110 kV和220 kV，塔型多為鼓型塔、貓頭型塔、干字型塔、鋼管桿等。

目前，關(guān)于共享鐵塔的研究[1-3]正處于起步階段。

電力鐵塔分布廣泛，所處地貌特征復(fù)雜，極易受到雷電侵害；所以，共享鐵塔過電壓防護(hù)[4]及接地技術(shù)[5]方面的研究值得重視。

當(dāng)雷擊共享鐵塔頂端時(shí)，部分雷電流沿著避雷線向鐵塔兩側(cè)傳播，剩余的雷電流沿著鐵塔及接地體向大地傳播。

由于鐵塔鋼支撐結(jié)構(gòu)本身的電容電感以及接地電阻[6]的存在，雷電流經(jīng)過的位置會(huì)出現(xiàn)不同程度的電位升高。塔頂電位及橫擔(dān)電位將影響鐵塔的防雷性能。雷電流沿鐵塔進(jìn)入接地網(wǎng)會(huì)引起暫態(tài)地電位升[7-9]，在地面形成較大的跨步電壓以及接觸電壓；這將對(duì)地面的通信基站構(gòu)成威脅。

當(dāng)通信線纜屏蔽層采取雙端接地時(shí)，雷電流在屏蔽層[10,11]上分流，經(jīng)轉(zhuǎn)移阻抗在電纜芯線上產(chǎn)生縱向感應(yīng)電壓，從而影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行。

因此，探索共享鐵塔不同位置上的電磁暫態(tài)特性[12]以及在基站接地網(wǎng)接入鐵塔接地網(wǎng)以后的地電位升分布、線纜騷擾電壓情況，對(duì)于保障電力系統(tǒng)及通信系統(tǒng)可靠性具有重要意義。

本文根據(jù)工程參數(shù)建立了110 kV共享鐵塔分流模型；在幅值75 kA、波形2.6/50 μs雙指數(shù)雷電波[13]激勵(lì)作用條件下，基于矩量法[14]，計(jì)算分析了鐵塔基數(shù)對(duì)共享鐵塔的影響，得到了共享鐵塔的分流系數(shù)及塔頂、接地體上的電位電流分布特性；討論了接地形式、接地網(wǎng)等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)、通信設(shè)備高度等因素對(duì)共享鐵塔接地可靠性的影響。

1 共享鐵塔分流模型

1.1 鐵塔及通信線纜模型

圖1為共享鐵塔示意圖。

圖1 共享鐵塔示意圖Fig. 1 Schematic diagram of shared tower

本文取 110 kV輸電線路鼓形塔建立鐵塔模型，其工程參數(shù)如圖2所示。

圖2 鐵塔模型Fig. 2 The tower model

通信線纜：型號(hào)為RS-485。屏蔽層采用兩端接地，一端連接于鐵塔塔身，另一端連接于基站接地網(wǎng)。

通信線纜通過屏蔽層的轉(zhuǎn)移阻抗進(jìn)行內(nèi)外耦合，其轉(zhuǎn)移阻抗由屏蔽層的結(jié)構(gòu)和材料確定，計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[15]。

1.2 接地網(wǎng)模型

參照電力鐵塔與通信基站的接地裝置施工圖，建立接地網(wǎng)模型如圖3所示。

圖3 共享鐵塔的接地形式Fig. 3 Grounding form of shared tower

鐵塔共享前后有3種接地類型：a型為鐵塔接地，如圖3（a）所示；b型和c型為基站與鐵塔共用接地，分別如圖3（b）、圖3（c）所示。

b型的基站位于根開內(nèi)，c型的基站位于根開外。2種接地類型的鐵塔接地網(wǎng)與基站接地網(wǎng)均有等電位接地體連接。

鐵塔接地網(wǎng)參數(shù)：水平接地體為矩形，8 m×8 m，埋深0.8 m；4根放射接地極，長(zhǎng)為5.6 m。

基站接地網(wǎng)參數(shù)：水平接地體為矩形，3 m×4 m，埋深0.8 m；4根垂直接地極，埋深2.5 m。

接地材料為鍍鋅扁鋼。

1.3 共享鐵塔分流模型

根據(jù)GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》，110 kV輸電線路的耐雷水平范圍在45 kA～75 kA。在本文后續(xù)的仿真計(jì)算中，將采用幅值為75 kA、波形為2.6/50 μs的雙指數(shù)雷電波來模擬雷擊過程。

當(dāng)線路全線架設(shè)避雷線時(shí)，在雷擊鐵塔頂部后，雷電流將通過避雷線分流，且相鄰的鐵塔具有分流作用；因此，需要確定合適的鐵塔基數(shù)。

在CDEGS軟件中搭建110 kV輸電線路模型：線路總長(zhǎng)2.4 km，檔距400 m，導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-50鋼芯鋁絞線；線路兩側(cè)全線架設(shè)避雷線，型號(hào)為GJ-35。

建立輸電線路-鐵塔-接地體一體化模型，如圖4所示。

圖4 共享鐵塔分流模型Fig. 4 Shunt model of shared tower

實(shí)際工程中，共享鐵塔兩側(cè)一般為普通電力鐵塔；因此，本文模型中：選擇0號(hào)塔為共享鐵塔，左側(cè)電力鐵塔分別為1號(hào)塔、3號(hào)塔，并以此類推；右側(cè)電力鐵塔分別為2號(hào)塔、4號(hào)塔，并以此類推。

分流模型中，所有塔均為110 kV鼓形塔。0號(hào)塔的通信設(shè)備安裝于塔身34 m處，采用b型接地且接地網(wǎng)間等電位點(diǎn)連接；其余鐵塔采用 a型接地。土壤電阻率設(shè)置為100 Ω·m。

從鐵塔基數(shù)為三基開始，依次增加鐵塔基數(shù)，對(duì)鐵塔模型進(jìn)行計(jì)算分析；當(dāng)鐵塔基數(shù)的增加對(duì)避雷線分流影響較小時(shí)，即得到合適的分流模型鐵塔基數(shù)。

0號(hào)、2號(hào)塔電流幅值以及兩塔之間避雷線電流幅值，如表1所示。

表1 各基數(shù)鐵塔模型電流值Tab. 1 Current values of each base tower model kA

從表1可以看出：三基模型2號(hào)塔電流幅值為7.24 kA，比九基模型大5.7%。五基模型0號(hào)塔電流幅值為62.10 kA，與九基模型相差0.2%。2號(hào)塔電流幅值為6.92 kA，與九基模型相差1%，塔間避雷線電流幅值相差1%。當(dāng)建立五基分流模型時(shí)，鐵塔與避雷線電流幅值均已接近多基鐵塔模型分布規(guī)律。

單基、三基、五基、七基、九基模型的0號(hào)塔上橫擔(dān)電位計(jì)算結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同鐵塔基數(shù)下0號(hào)塔上橫擔(dān)電位Fig. 5 The top cross arm potential of No.0 tower at different numbers of tower bases

對(duì)于單基模型，由于沒有避雷線的分流效應(yīng)，0號(hào)塔上橫擔(dān)電位峰值為5.214 MV。采用三基、五基、七基、九基模型時(shí)，0號(hào)塔上橫擔(dān)電位峰值分別為2.963 MV、2.739 MV、2.726 MV、2.725 MV。單基與九基差值為2.489 MV，相差52.2%。三基與九基差值為0.238 MV，相差8.7%。五基與九基差值為14 kV，相差0.5%。

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，各基鐵塔模型下的上橫擔(dān)電位峰值與電流分布結(jié)果相吻合。

從計(jì)算準(zhǔn)確性與計(jì)算效率考慮，認(rèn)為：五基鐵塔模型最為合適。

2 共享鐵塔電磁暫態(tài)特性分析

2.1 共享鐵塔分流系數(shù)

采用五基共享鐵塔分流模型計(jì)算得到0號(hào)塔4個(gè)塔腳電流峰值與線纜電流峰值，如圖6所示。

圖6 0號(hào)塔的入地電流Fig. 6 Ground current of No. 0 tower

圖6中，塔角A電流峰值為12.53 kA，塔腳B為12.36 kA，塔角C為15.66 kA，塔角D為13.13 kA；4個(gè)塔腳的電流均在7.47 μs時(shí)達(dá)到峰值。

線纜電流為7.95 kA。共享鐵塔入地電流占雷電流峰值的82%，即分流系數(shù)為0.82。

0號(hào)塔入地電流幅值之和小于塔頂注入的電流幅值，這是雷電流在鐵塔不同導(dǎo)體中傳播時(shí)的超前和滯后所造成的。

0號(hào)塔接地網(wǎng)等電位連接體與通信線纜的存在，使得鐵塔整體結(jié)構(gòu)不再對(duì)稱，導(dǎo)致4個(gè)塔腳電流并不相等。塔腳 C的電流最大，這是因?yàn)檠刂撍_方向的通信線纜增大了分流效果；塔腳A、D的電流大小接近，這是因?yàn)檫@2點(diǎn)鐵塔接地網(wǎng)均與基站接地網(wǎng)存在電氣連接，分流效果較好。

2.2 暫態(tài)電流電位分布

基于分流系數(shù)的計(jì)算結(jié)果，分析0號(hào)塔塔頂、接地體的暫態(tài)電流、電位分布。

當(dāng)雷電流擊中0號(hào)塔塔頂時(shí)：塔頂電流峰值為62 kA，塔頂電位峰值為2.81 MV；接地體上的電流峰值為1.68 kA，接地體電位峰值為0.17 MV。

0號(hào)塔塔頂暫態(tài)電位、電流如圖7所示。接地體暫態(tài)電位、電流如圖8所示。圖9為0號(hào)塔及接地網(wǎng)的電位峰值云圖。

圖7 0號(hào)塔塔頂?shù)碾娏?、電位波形Fig. 7 Waveforms of potential and current at the No.0 tower top

圖8 0號(hào)塔接地體的電流、電位波形Fig. 8 Waveforms of potential and current at the No.0 tower grounding body

圖9 0號(hào)塔及接地網(wǎng)的電位峰值云圖Fig. 9 Cloud diagram of peak potential of No. 0 tower and grounding grid

從圖7可以看出，雷擊后，0號(hào)塔塔頂電位產(chǎn)生振蕩，且在0.4 μs時(shí)迅速達(dá)到峰值。塔頂電流緩慢上升，在7 μs時(shí)達(dá)到峰值。遭受雷擊時(shí)，塔頂電流峰值時(shí)間晚于塔頂電位峰值時(shí)間；這說明鐵塔呈感性特征。

從圖8可以看出，雷擊后，0號(hào)塔接地體電位、電流緩慢振蕩上升，且均在4.1 μs時(shí)達(dá)到峰值；這說明鐵塔遭受雷擊時(shí)，接地體呈阻性特征。

對(duì)比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn)，0號(hào)塔塔頂電位峰值遠(yuǎn)大于接地體電位峰值，這是因?yàn)椋鸿F塔接地電阻較小。當(dāng)雷電流峰值迅速增大時(shí)，電位主要分布在鐵塔上；當(dāng)雷電流沿塔身向下傳播時(shí)，由于鐵塔結(jié)構(gòu)及大地折反射的原因，不同位置的雷電過電壓波形產(chǎn)生振蕩。

從圖9中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)0號(hào)塔遭受雷擊時(shí)，下橫擔(dān)至塔頂?shù)碾娢环逯底兓瘏^(qū)間為1.9 MV～2.8 MV，塔身電位峰值變化區(qū)間為1.0 MV～1.5 MV，接地網(wǎng)電位峰值變化區(qū)間為0～0.2 MV。

3 共享鐵塔的接地可靠性分析

絕緣子串兩端之間的電壓為橫擔(dān)電位與導(dǎo)線電位之差，輸電線路絕緣上的電壓幅值表達(dá)式為

式中：ua為橫擔(dān)電位；ud為導(dǎo)線電位；k為導(dǎo)線與避雷線間耦合系數(shù)；utd為塔頂電位；α為感應(yīng)過電壓系數(shù)；hb為避雷線平均高度；hd為導(dǎo)線平均高度；k0為幾何耦合系數(shù)。

在不改變導(dǎo)線、避雷線的類型及相對(duì)位置、鐵塔結(jié)構(gòu)的前提下，線路絕緣上的電壓大小只與塔頂電位與橫擔(dān)電位大小有關(guān)。線路絕緣部件上的電壓也反映了鐵塔的防雷性能；所以當(dāng)基站接地網(wǎng)等電位接入鐵塔接地網(wǎng)時(shí)，有必要計(jì)算塔頂及橫擔(dān)處的電位變化來確定接地類型是否影響鐵塔的防雷性能。

當(dāng)雷電流經(jīng)過接地體散流時(shí)，地面暫態(tài)電位會(huì)出現(xiàn)不同程度的升高，形成壓差。同時(shí)，雷電流經(jīng)過通信線纜的屏蔽層分流后，也會(huì)通過屏蔽層阻抗在芯線上感應(yīng)出縱向電壓，對(duì)通信線纜造成騷擾。

線纜騷擾電壓的計(jì)算流程如圖10所示。

圖10 線纜騷擾電壓計(jì)算流程圖Fig. 10 Flow chart of cable disturbance voltage calculation

由于本文計(jì)算的是雷電直擊桿塔，所以忽略雷電電磁場(chǎng)對(duì)于通信線纜的影響。

當(dāng)接地類型、基站接地網(wǎng)與鐵塔接地網(wǎng)等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)、鐵塔側(cè)通信設(shè)備高度等因素發(fā)生變化時(shí)，鐵塔及接地網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，導(dǎo)致雷電流的泄流路徑、電位分布的變化。因此，有必要采用控制變量法對(duì)上述影響因素逐一進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 鐵塔雷電過電壓對(duì)比

在采用五基鐵塔分流模型、只改變0號(hào)塔的接地類型的情況下進(jìn)行分析。接地類型b、c均采用等電位2點(diǎn)連接。

0號(hào)塔塔頂雷電響應(yīng)特性如圖11所示。

圖11 3種接地類型下0號(hào)塔塔頂電位波形Fig. 11 Top potential waveform of No. 0 tower under three grounding forms

由圖11可以看出，3種接地類型對(duì)應(yīng)的塔頂電位波形均出現(xiàn)振蕩，且振蕩頻率一致。在0～2 μs內(nèi)，3條電位波形曲線接近重合；在2～10 μs內(nèi)，采用a類接地的塔頂電位始終高于采用b類接地的塔頂電位；采用b類接地的塔頂電位始終高于c類接地的塔頂電位。

0號(hào)塔下橫擔(dān)雷電響應(yīng)特性圖如圖12所示。

圖12 3種接地類型下0號(hào)塔下橫擔(dān)電位波形Fig. 12 The potential waveform of the bottom cross arm of No.0 tower under three grounding forms

從圖12中可以看出，3種接地類型對(duì)應(yīng)的下橫擔(dān)電位波形均出現(xiàn)振蕩，且振蕩頻率一致。在0～0.5 μs內(nèi)，3條電位波形曲線接近重合；0.5～10 μs內(nèi)，采用 a類接地的下橫擔(dān)電位始終高于采用 b類接地的下橫擔(dān)電位；采用b類接地的下橫擔(dān)電位始終高于采用c類接地的下橫擔(dān)電位。

表2列出了3種接地類型下的塔頂、下橫擔(dān)雷電過電壓的最大值計(jì)算結(jié)果。從表2可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)0號(hào)塔采用類型c接地，塔頂電位最大值與下橫擔(dān)電位最大值均為最高；采用類型b接地，塔頂電位最大值與下橫擔(dān)電位最大值均為最小。類型c與b的塔頂電位最大值相差0.33 kV，下橫擔(dān)電位最大值相差6.16 kV。

表2 3種接地類型下的雷電過電壓最大值Tab. 2 The maximum value of lightning overvoltage under three grounding forms MV

對(duì)于塔頂、下橫擔(dān)位置的雷電過電壓最大值，采用b類、c類接地與a類接地（共享前）數(shù)值相差較小，所以：基站接地網(wǎng)的等電位接入不會(huì)影響鐵塔自身的雷電響應(yīng)特性，對(duì)于鐵塔的防雷性能的影響可以忽略。

3.2 地電位升與線纜騷擾電壓對(duì)比

3.2.1 接地類型的影響

采用五基鐵塔分流模型。只改變0號(hào)塔的接地類型，其中b類、c類接地均采用等電位2點(diǎn)連接。

0號(hào)塔采用類型 a接地時(shí)的地電位升分布如圖13所示。

圖13 0號(hào)塔采用類型a接地時(shí)地電位升分布Fig. 13 Distribution of ground potential rise adopted by type a grounding for No. 0 tower

從圖13中可以看出，當(dāng)0號(hào)塔接地采用類型a時(shí)，接地網(wǎng)中心電位升最高，放射形接地極邊緣地電位升最小。從中心向四周，電位升逐漸降低且分布對(duì)稱。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要原因是：接地類型 a無基站接地網(wǎng)參與，接地結(jié)構(gòu)對(duì)稱，散流對(duì)稱；鐵塔接地網(wǎng)內(nèi)部相對(duì)于外部，散流面積有限；鐵塔接地網(wǎng)放射形接地極可以向遠(yuǎn)處更好散流。

0號(hào)塔采用類型 b接地時(shí)地電位升分布如圖14所示。

圖14 0號(hào)塔采用類型b接地時(shí)地電位升分布Fig. 14 Distribution of ground potential rise adopted by type b grounding for No. 0 tower

從圖14中可以看出，當(dāng)0號(hào)塔接地采用類型b且接地網(wǎng)等電位2點(diǎn)連接時(shí)，鐵塔水平接地體與基站水平接地體之間的電位升最高，放射形接地極邊緣地電位升最小，基站接地網(wǎng)內(nèi)部電位升較低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要原因是：鐵塔水平接地體與基站的水平接地體之間面積有限，散流對(duì)沖導(dǎo)致散流效果較差；基站接地網(wǎng)參與分流且自身有垂直接地極，能比較好地向土壤深處泄流；鐵塔接地網(wǎng)放射形接地極可以向遠(yuǎn)處更好的散流；通信線纜與接地網(wǎng)等電位連接體的存在，使得鐵塔及接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)不再對(duì)稱，電位升分布不再對(duì)稱。

0號(hào)塔采用類型 c接地時(shí)地電位升分布如圖15所示。

圖15 0號(hào)塔采用類型c接地時(shí)地電位升分布Fig. 15 Distribution of ground potential rise adopted by type c grounding for No. 0 tower

從圖15中可以看出，當(dāng)0號(hào)塔接地采用類型c且接地網(wǎng)等電位2點(diǎn)連接時(shí)，左側(cè)鐵塔接地網(wǎng)內(nèi)部電位升最高，右側(cè)基站邊緣電位升最小，中間區(qū)域電位升較低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要原因是：等電位連接體所在的散流面積相對(duì)較大，散流效果較好；基站接地網(wǎng)參與分流且自身有垂直接地極，能比較好地向土壤深處泄流；鐵塔接地網(wǎng)放射形接地極可以向遠(yuǎn)處更好地散流；通信線纜與接地網(wǎng)等電位連接體的存在，使得鐵塔及接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)不再對(duì)稱，電位升分布不再對(duì)稱。由于鐵塔接地網(wǎng)與基站接地網(wǎng)水平距離較遠(yuǎn)，接地體之間的屏蔽效應(yīng)明顯減弱，水平接地體與垂直接地極都能更好地向土壤深處泄流，從而明顯降低兩側(cè)地電位升，同時(shí)增大了兩接地網(wǎng)之間的電位升差值。

改變接地類型，地電位升、線纜騷擾電壓計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 改變接地類型的計(jì)算結(jié)果Tab. 3 The calculation result of changing grounding modes kV

從表3可以看出：3種接地類型對(duì)應(yīng)的地電位升最大值降序排列為a、b、c，地電位升最小值降序排列為a、b、c。

接地類型b、c相對(duì)于接地類型a，地電位升最大值、最小值都有明顯降低，原因是：當(dāng)采用類型b、c接地時(shí)，接地體之間的等電位連接增強(qiáng)了接地網(wǎng)的散流能力，降低了整體的地電位升水平；類型c相對(duì)于類型b，散流區(qū)域更廣，地電位升更小。

為了便于分析地電位升的均衡性，假定接地體上電位升峰值出現(xiàn)在同一時(shí)刻，地電位升差值即為地電位升最大值減去地電位升最小值，則差值降序排列為c、a、b，即：0號(hào)塔采用類型b接地時(shí)，電位升均衡性最好，且此時(shí)線纜騷擾電壓也為最小。

3.2.2 等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)的影響

在五基鐵塔分流模型下，當(dāng)0號(hào)塔采用b類接地時(shí)，只改變接地網(wǎng)間的等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)，其余參數(shù)設(shè)置均不變，地電位升及線纜騷擾電壓計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 改變等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)的計(jì)算結(jié)果Tab. 4 The calculation result of changing the number of equipotential junction points kV

從表4可以看出，當(dāng)0號(hào)塔采用類型b接地時(shí)，不同連接點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的地電位升最大值，最多相差0.49 kV，地電位升最小值最多相差2.42 kV。這說明，對(duì)于0號(hào)塔接地網(wǎng)，只增加連接點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)于地電位升的整體影響不大。當(dāng)連接點(diǎn)個(gè)數(shù)大于2時(shí)，地電位升差值明顯減?。痪€纜騷擾電壓為1點(diǎn)連接時(shí)最小，4點(diǎn)連接時(shí)最大，最大值與最小值僅相差0.07 kV；3點(diǎn)連接與4點(diǎn)連接的地電位升差值相差0.03 kV，線纜騷擾電壓相差0.01 kV，這說明接地網(wǎng)的電位均衡達(dá)到相對(duì)飽和。

從降低施工難度與提高經(jīng)濟(jì)性角度看，3點(diǎn)等電位連接效果最好。

3.2.3 鐵塔側(cè)通信設(shè)備高度的影響

采用五基鐵塔分流模型。在0號(hào)塔采用b類接地、3點(diǎn)等電位連接時(shí)，只改變鐵塔側(cè)通信設(shè)備高度，其余參數(shù)設(shè)置均不變；此條件下，地電位升及線纜騷擾電壓計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 改變鐵塔側(cè)通信設(shè)備高度的計(jì)算結(jié)果Tab. 5 The calculation result of changing the height of the communication equipment on the side of the tower kV

從表5可以看出：在通信設(shè)備高度從25 m升至34 m的過程中，地電位升最大值、最小值、差值、線纜騷擾電壓值的變化都很小。當(dāng)通信設(shè)備安裝于塔頂位置時(shí)，地電位升差值、線纜騷擾電壓明顯上升。以上結(jié)果表明：在塔身不同位置處安裝通信設(shè)備，對(duì)于地電位升均衡性與線纜騷擾電壓大小的影響很??；但安裝在塔頂時(shí)影響卻很大。建議將通信設(shè)備的安裝位置設(shè)計(jì)在鐵塔下橫擔(dān)以下。

4 結(jié)論

本文在建立110 kV共享鐵塔分流模型的基礎(chǔ)上：研究了雷擊塔頂時(shí)，共享鐵塔的分流系數(shù)以及塔頂、接地體的暫態(tài)電流、電位分布；從地電位升均衡性與鐵塔防雷性能的角度，分析了接地類型、接地網(wǎng)等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)、鐵塔側(cè)通信設(shè)備高度等因素對(duì)于共享鐵塔接地可靠性的影響。結(jié)論如下：

（1）對(duì)于共享鐵塔分流模型，從減小計(jì)算量以及保證計(jì)算準(zhǔn)確度的角度考慮，五基鐵塔最為合適。

（2）幅值75 kA的雷電流作用于五基共享鐵塔分流模型，分流系數(shù)為0.82。0號(hào)塔入地電流幅值之和小于塔頂注入的電流幅值；4個(gè)塔腳電流不相等，其中塔腳C電流最大，塔腳A、D的電流大小接近。

（3）0號(hào)塔不同位置的暫態(tài)電位波形會(huì)產(chǎn)生一定程度的振蕩。塔頂電位遠(yuǎn)高于接地體電位，塔頂電流峰值時(shí)間晚于電位峰值時(shí)間，鐵塔呈感性特征。接地體上的電流、電位峰值時(shí)間幾乎相同，接地體呈阻性特征。

（4）分別采用類型a、b、c接地。0號(hào)塔塔頂及下橫擔(dān)的電位幅值偏差較小，基站接地網(wǎng)的接入對(duì)鐵塔本身的防雷性能影響較小。與類型 a相比，采用類型b、c接地時(shí)，地電位升最大值、最小值、差值、線纜騷擾電壓均降低；其中類型b的地電位升差值、線纜騷擾電壓最小，電位升均衡性最好。

（5）采用類型b接地，改變接地網(wǎng)等電位連接點(diǎn)個(gè)數(shù)時(shí)，地電位升最大值、最小值變化不大；其中3點(diǎn)連接與4點(diǎn)連接的地電位升差值、線纜騷擾電壓較為接近。從降低施工難度與提高經(jīng)濟(jì)性的角度，3點(diǎn)等電位連接效果最佳。

（6）采用類型b接地、接地網(wǎng)等電位3點(diǎn)連接、改變通信設(shè)備高度條件下，地電位升最大值、最小值塔頂與塔身接近，線纜騷擾電壓與電位升差值，塔頂大于塔身。建議通信設(shè)備安裝于塔身位置。