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摘要：评价输电线路防雷性能的两个重要指标即是耐雷水平及雷击跳闸率，杆塔耐雷水平一般需要超过进线段耐雷水平的2/3。文章结合工作实际，探讨了如何进行架空输电线路防雷接地处理，通过对接地电阻的分析提高防雷水平。
关键词：架空输电线路；线路防雷；防雷接地；电阻率
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0121-03
1 雷害概况
青岛地区2012年第三季度220kV及110kV架空线路共跳闸90次，前者跳38次闸，后者跳52次闸，相比于上一年同期，其频率多43次。评价输电线路防雷性能的两个重要指标即是耐雷水平及雷击跳闸率。相关研究表明，杆塔耐雷水平一般需要超过进线段耐雷水平的2/3，所以接地电阻值需保证比较低。对于220kV输电线路，一般线段耐雷水平需控制在75kA之上，进线段为110kA；对于110kV输电线路，一般线段耐雷水平需控制在40kA之上，进线段为75kA。
2 线路防雷接地电阻因素及接地装置影响因素
2.1 线路防雷接地电阻因素
经过双地线保护，确保耐雷达到要求的水平，所有线路的进线段接地电阻都需要保证在5～10Ω的范围内，对一般线段通常需保证在5～20Ω范围内，按照耐雷水平的需要，110～220kV输电线路对接地电阻的要求很高。表1为110kV、220kV输电线路对接地电阻的要求。
如果输电线路是对单地线，耐雷水平在接地电阻不变的前提下低25%左右，这是因为架空地线耦合系数比较小。实际上，即便满足了上表的基本要求，却很难达到满意的耐雷水平。输电线路接地电阻值在很大程度上左右着线路的耐雷水平。所以，必须对接地装置进行改进并尽量控制接地电阻。
2.2 接地装置影响因素
接地体与接地引下线统称为防雷接地装置，包括地体散流电阻、接地引下线电阻和接触电阻，这也是架空输电线路的一个重要部分。防雷接地装置的作用主要是使雷电流能够可靠流经引线、保护线路设备绝缘、减少雷击跳闸几率、消除跨步电压对人体的威胁等。从另一个角度分，接地装置包括了自然接地体以及人工接地装置，人工接地装置的作用在于对自然接地体的补充，使得接地电阻达到保护要求。和接地装置的冲击特性相关的几个参数有装置的结构、尺寸、埋深、土壤电阻率及雷电流等。当土壤电阻率在500Ω·m以内时，其导电性能比较好，而土壤电阻率上升会引起接地电阻快速增大，二者大体为一次线性相关；如果土壤电阻率为1000Ω·m，接地电阻就很难下降，如果要达到5Ω的要求，就需使用770m的射线；如果土壤电阻率为2000Ω·m，接地电阻最理想的也只能确保在10～20Ω范围内，极难再降低。所以，对于2000Ω·m以上的果土壤电阻率，线路耐雷水平的提高只能采取其他措施。
3 输电线路防雷接地技术
3.1 接地装置结构改造
该地区电网接地装置布置采取的方式为一般的射线式，该形式会给维护工作带来难度，需耗费很大的工作量，所以，已经损伤的接地装置很难及时修理好。对此，工程人员对原来的接地装置情况作了一定的改造。改造的结构示意图参见图1所示：
图1中，圆环指的是环路结构是特意设置的，不同于原来的杆塔周围的闭合环路，改造后的环路所处位置较远，通常需要控制在8～15m范围内，该范围需确保被能监测到，比较典型。在改造杆塔引下线的时候，为照顾到监测环路的可能性，除了使杆塔直接连接上一根引下线以外，其他的都经过微距隔离间隙进行绝缘处理，这一方面能够对塔杆周边接地装置连通情况继续拧定期检查，另一方面避免接地装置的拆开，有利于监测工作。这种监测措施具有很强的针对性、能准确有效地对接地电阻进行测量。线路接地装置部分接地极的连通电阻监测情况参见图2所示：
3.2 接地装置分流处理
斜拉线利用。对于高塔及水泥杆，为降低雷击闪络，一个良好的方法即是减小塔身的电感大小。对现有的杆塔拉线进行充分利用，处理使之并联于接地装置，参见图3a所示。保证拉线上下端连接好接地装置，图3b所示的为通过并联拉线作分流引线平面图。
a.杆塔拉线与接地装置并联
b.通过并联拉线作分流引线示意图
图3中，与各根拉线接地端并联用四根拉线串进隔离间隙，适当提高拉线下端的串联，间隙隔离在5～7mm范围内，旨在确保短路电流不会影响到杆塔拉线。
引下线的分流。为了控制电感效应需要在地网上分别接上引下线，每根接地射线都应该和杆塔接地引出端直接相连。
为了便于连接接地射线，将一环行抱箍设置于杆塔接地引出端附近，将一隔离间隙串接在杆塔引下线中，为检测接地射线连通提供有利条件。接地射线条数要对应于杆塔引下线条数，如果土壤电阻率不超过300Ω·m，该条数取4根，否则取5～8根即可。
3.3 强化电磁感应型接地装置处理
按照雷击闪络的反击理论，提高耐雷水平的重要措施有提高耦合系数、降低电感和接地电阻。依据传统理论，只能采用架空地线或耦合地线来提高耦合系数。雷击过程主要包括暂态行波和稳态电磁感应两个过程，所以对接地装置的布置情况进行适当改善便能达到提高耦合系数的目的，在土壤电阻率不超过500Ω·m的情况下，强化电磁感应杆塔接地射线采取图4a所示的布置。此接地射线的布置结构比较新颖，能有效增加抗陡波雷击能力。而当土壤电阻率在1000Ω·m以上时，可有针对性地选择图4a或者4b所示的接地装置形式，后者为前者的加强型。相比于传统延伸地线，此种方式具有更高的电磁耦合系数，对耐雷水平提高具有重要的作用。
a.强化电磁感应型杆塔接地射线（m）
b.加强型强化电磁感应型杆塔接地射线（m）
3.4 毗邻杆塔水平接地极的连接 如果两根毗邻杆塔距离在100～150m范围之内，需设置一隔离间隙于两基杆塔之间相连的射线中央位置，隔离间隙的长度宜保持在4～5mm范围内，参见图5所示。并在确保有效互连的前提下对每基杆塔进行参数参量。
3.5 垂直接地极的设置
对于土壤电阻率较高的地区将塔杆埋设深度提高到0.6～0.8m。为了保证接地极的散流效果，对于陡坡地形，计算深度的计算需按垂直地表面深度来计，尽量避免因洪水冲刷等原因导致接地射线暴露到地表而降低其散流
效果。
对于土壤电阻率较高的地区还要进行实施一定的措施进行补充，采用垂直接地极能够对表面干燥土壤接地的不良问题进行适当的改善。在进行垂直接地极设置时，需从杆塔近周边位置着手。水泥杆塔垂直接地极布置需从离杆塔3～5m着手，铁塔布置宜从离杆塔5～8m着手。垂直接地极长度控制在1.5m左右最好，控制间距在4～6m范围内，加工需取圆钢或角钢进行。
3.6 接地射线的保护
为了最大限度地延长接地装置的使用寿命，需要进行接地引下线的防腐处理。接地极选择截面偏粗的圆钢，直径约Φ12～14mm，采用热缩管进行保护设置，保护范围保持在地下100cm，地面上30～50cm。
3.7 新型接地射线材料的应用
目前，我国输电线路的接地射线大部分采用的是缺少防护处理的普通钢材，使用寿命不算高，对此，为提高接地装置的可靠性和使用寿命，需进行新型材料的积极探索和大胆使用，例如渗铝钢材、铝包钢、铜包钢等。
4 结语
总的来说对于110kV输电线路需注重对接地装置的改造，而对于220kV输电线路则应采取综合措施，除了接地，还需进行屏蔽处理。本工程经过对接地装置改造后，将雷击跳闸率降低到25%～30%水平，对于接地装置比较差的线路能降低至30%～50%的水平。如果高塔线路和单地线水泥杆线路地区的植被和表土较好，需适当应用斜拉分流线；而如果线路地区植被和表土不太优良，需采用对射线长度、增加埋设深度进行适当提高并加入垂直接地极等措施进行处理。输电线路防雷设计和改造需注重设计、施工、检测、维修等各个环节，确保高水平防雷质量。
参考文献
[1] 王剑，刘亚新，陈家宏，童雪芳，朱芸.基于电网雷害分布的输电线路防雷配置方法[J].高电压技术，2008，（10）.
[2] 余力，李和国.架空输电线路的防雷与接地[J].江西电力，2010，（2）.
[3] 张菲.关于降低输电线路杆塔接地电阻的思考[J].硅谷，2010，（4）.
[4] 贾洪海.送电线路接地装置分析与计算[J].黑龙江科技信息，2008，（29）.
作者简介：谢玉强（1984—），男，河北赵县人，山东电力集团公司青岛供电公司助理工程师，研究方向：输电线路电气设计。
（责任编辑：周 琼）
关键词：架空输电线路；线路防雷；防雷接地；电阻率
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0121-03
1 雷害概况
青岛地区2012年第三季度220kV及110kV架空线路共跳闸90次，前者跳38次闸，后者跳52次闸，相比于上一年同期，其频率多43次。评价输电线路防雷性能的两个重要指标即是耐雷水平及雷击跳闸率。相关研究表明，杆塔耐雷水平一般需要超过进线段耐雷水平的2/3，所以接地电阻值需保证比较低。对于220kV输电线路，一般线段耐雷水平需控制在75kA之上，进线段为110kA；对于110kV输电线路，一般线段耐雷水平需控制在40kA之上，进线段为75kA。
2 线路防雷接地电阻因素及接地装置影响因素
2.1 线路防雷接地电阻因素
经过双地线保护，确保耐雷达到要求的水平，所有线路的进线段接地电阻都需要保证在5～10Ω的范围内，对一般线段通常需保证在5～20Ω范围内，按照耐雷水平的需要，110～220kV输电线路对接地电阻的要求很高。表1为110kV、220kV输电线路对接地电阻的要求。
如果输电线路是对单地线，耐雷水平在接地电阻不变的前提下低25%左右，这是因为架空地线耦合系数比较小。实际上，即便满足了上表的基本要求，却很难达到满意的耐雷水平。输电线路接地电阻值在很大程度上左右着线路的耐雷水平。所以，必须对接地装置进行改进并尽量控制接地电阻。
2.2 接地装置影响因素
接地体与接地引下线统称为防雷接地装置，包括地体散流电阻、接地引下线电阻和接触电阻，这也是架空输电线路的一个重要部分。防雷接地装置的作用主要是使雷电流能够可靠流经引线、保护线路设备绝缘、减少雷击跳闸几率、消除跨步电压对人体的威胁等。从另一个角度分，接地装置包括了自然接地体以及人工接地装置，人工接地装置的作用在于对自然接地体的补充，使得接地电阻达到保护要求。和接地装置的冲击特性相关的几个参数有装置的结构、尺寸、埋深、土壤电阻率及雷电流等。当土壤电阻率在500Ω·m以内时，其导电性能比较好，而土壤电阻率上升会引起接地电阻快速增大，二者大体为一次线性相关；如果土壤电阻率为1000Ω·m，接地电阻就很难下降，如果要达到5Ω的要求，就需使用770m的射线；如果土壤电阻率为2000Ω·m，接地电阻最理想的也只能确保在10～20Ω范围内，极难再降低。所以，对于2000Ω·m以上的果土壤电阻率，线路耐雷水平的提高只能采取其他措施。
3 输电线路防雷接地技术
3.1 接地装置结构改造
该地区电网接地装置布置采取的方式为一般的射线式，该形式会给维护工作带来难度，需耗费很大的工作量，所以，已经损伤的接地装置很难及时修理好。对此，工程人员对原来的接地装置情况作了一定的改造。改造的结构示意图参见图1所示：
图1中，圆环指的是环路结构是特意设置的，不同于原来的杆塔周围的闭合环路，改造后的环路所处位置较远，通常需要控制在8～15m范围内，该范围需确保被能监测到，比较典型。在改造杆塔引下线的时候，为照顾到监测环路的可能性，除了使杆塔直接连接上一根引下线以外，其他的都经过微距隔离间隙进行绝缘处理，这一方面能够对塔杆周边接地装置连通情况继续拧定期检查，另一方面避免接地装置的拆开，有利于监测工作。这种监测措施具有很强的针对性、能准确有效地对接地电阻进行测量。线路接地装置部分接地极的连通电阻监测情况参见图2所示：
3.2 接地装置分流处理
斜拉线利用。对于高塔及水泥杆，为降低雷击闪络，一个良好的方法即是减小塔身的电感大小。对现有的杆塔拉线进行充分利用，处理使之并联于接地装置，参见图3a所示。保证拉线上下端连接好接地装置，图3b所示的为通过并联拉线作分流引线平面图。
a.杆塔拉线与接地装置并联
b.通过并联拉线作分流引线示意图
图3中，与各根拉线接地端并联用四根拉线串进隔离间隙，适当提高拉线下端的串联，间隙隔离在5～7mm范围内，旨在确保短路电流不会影响到杆塔拉线。
引下线的分流。为了控制电感效应需要在地网上分别接上引下线，每根接地射线都应该和杆塔接地引出端直接相连。
为了便于连接接地射线，将一环行抱箍设置于杆塔接地引出端附近，将一隔离间隙串接在杆塔引下线中，为检测接地射线连通提供有利条件。接地射线条数要对应于杆塔引下线条数，如果土壤电阻率不超过300Ω·m，该条数取4根，否则取5～8根即可。
3.3 强化电磁感应型接地装置处理
按照雷击闪络的反击理论，提高耐雷水平的重要措施有提高耦合系数、降低电感和接地电阻。依据传统理论，只能采用架空地线或耦合地线来提高耦合系数。雷击过程主要包括暂态行波和稳态电磁感应两个过程，所以对接地装置的布置情况进行适当改善便能达到提高耦合系数的目的，在土壤电阻率不超过500Ω·m的情况下，强化电磁感应杆塔接地射线采取图4a所示的布置。此接地射线的布置结构比较新颖，能有效增加抗陡波雷击能力。而当土壤电阻率在1000Ω·m以上时，可有针对性地选择图4a或者4b所示的接地装置形式，后者为前者的加强型。相比于传统延伸地线，此种方式具有更高的电磁耦合系数，对耐雷水平提高具有重要的作用。
a.强化电磁感应型杆塔接地射线（m）
b.加强型强化电磁感应型杆塔接地射线（m）
3.4 毗邻杆塔水平接地极的连接 如果两根毗邻杆塔距离在100～150m范围之内，需设置一隔离间隙于两基杆塔之间相连的射线中央位置，隔离间隙的长度宜保持在4～5mm范围内，参见图5所示。并在确保有效互连的前提下对每基杆塔进行参数参量。
3.5 垂直接地极的设置
对于土壤电阻率较高的地区将塔杆埋设深度提高到0.6～0.8m。为了保证接地极的散流效果，对于陡坡地形，计算深度的计算需按垂直地表面深度来计，尽量避免因洪水冲刷等原因导致接地射线暴露到地表而降低其散流
效果。
对于土壤电阻率较高的地区还要进行实施一定的措施进行补充，采用垂直接地极能够对表面干燥土壤接地的不良问题进行适当的改善。在进行垂直接地极设置时，需从杆塔近周边位置着手。水泥杆塔垂直接地极布置需从离杆塔3～5m着手，铁塔布置宜从离杆塔5～8m着手。垂直接地极长度控制在1.5m左右最好，控制间距在4～6m范围内，加工需取圆钢或角钢进行。
3.6 接地射线的保护
为了最大限度地延长接地装置的使用寿命，需要进行接地引下线的防腐处理。接地极选择截面偏粗的圆钢，直径约Φ12～14mm，采用热缩管进行保护设置，保护范围保持在地下100cm，地面上30～50cm。
3.7 新型接地射线材料的应用
目前，我国输电线路的接地射线大部分采用的是缺少防护处理的普通钢材，使用寿命不算高，对此，为提高接地装置的可靠性和使用寿命，需进行新型材料的积极探索和大胆使用，例如渗铝钢材、铝包钢、铜包钢等。
4 结语
总的来说对于110kV输电线路需注重对接地装置的改造，而对于220kV输电线路则应采取综合措施，除了接地，还需进行屏蔽处理。本工程经过对接地装置改造后，将雷击跳闸率降低到25%～30%水平，对于接地装置比较差的线路能降低至30%～50%的水平。如果高塔线路和单地线水泥杆线路地区的植被和表土较好，需适当应用斜拉分流线；而如果线路地区植被和表土不太优良，需采用对射线长度、增加埋设深度进行适当提高并加入垂直接地极等措施进行处理。输电线路防雷设计和改造需注重设计、施工、检测、维修等各个环节，确保高水平防雷质量。
参考文献
[1] 王剑，刘亚新，陈家宏，童雪芳，朱芸.基于电网雷害分布的输电线路防雷配置方法[J].高电压技术，2008，（10）.
[2] 余力，李和国.架空输电线路的防雷与接地[J].江西电力，2010，（2）.
[3] 张菲.关于降低输电线路杆塔接地电阻的思考[J].硅谷，2010，（4）.
[4] 贾洪海.送电线路接地装置分析与计算[J].黑龙江科技信息，2008，（29）.
作者简介：谢玉强（1984—），男，河北赵县人，山东电力集团公司青岛供电公司助理工程师，研究方向：输电线路电气设计。
（责任编辑：周 琼）