配電網防雷接地方案設計

廣東電網公司佛山順德供電局 何湛邦

順德區位于副熱帶高壓北跳登陸的前沿，相對濕度大，水汽充沛，對流旺盛，利于雷云的生成，平均年雷暴日在73.9天，個別年份超過90天，屬于強雷區。在雷雨季節時，配電網遭受雷擊導致停電和設備損壞事件時有發生。為了提高供電可靠性，供電部門在電網線路和設備上加裝了避雷器、浪涌保護器等防雷設備。但是，在實際電網運行中，即使部分設備加裝了防雷設備，仍然遭受雷擊損壞現象。經過對現場實地分析，主要原因是接地網沒有達到要求。防雷接地系統必須有合理而良好的接地裝置，才能保證有效可靠的防雷。沒有良好而可靠的接地系統，最好的防雷系統，再昂貴的防雷保護設備都無法發揮作用。

一、接地裝置作用

防雷接地是避雷技術重要的環節，不管是直擊雷，感應雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置導入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。

由于接地系統埋設在地面以下，一旦有腐蝕導致接地系統失效，很難檢測也很難更換。從防雷的角度來考慮接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。所有的防雷針和各類防雷保安器，都是通過接地系統把雷電流引入大地，而起到防雷作用的。因此建設可靠的地網，是防雷系統建設的首要任務。

二、接地網設計要求

1.地網建設地點應選擇在距電能表箱周圍較近的潮濕、土壤電阻率較低的地方，這樣比較容易滿足接地電阻的要求，節約成本；同時還應盡量避開干燥、有腐蝕性物質的地方。

2.建設電能表的接地的方法可以使用因地制宜的方法實施，可以開挖的地方盡量使用傳統省錢的方法（熱鍍鋅角鋼）；根據現場實地和施工具體情況，可采用不同的地網形狀。在城區等地可采用的接地方式有單組接地，一字形兩組或多組并聯接地，環型接地網是最好的。

3.在城區接地網施工時應最大限度避免開挖，從而避免影響交通和市政。在土壤電阻率比較低的地方，盡量做到單組接地極就可滿足接地電阻的要求。在土壤電阻率較高的條件下，可適當采用多組接地極并聯方式，但在城區要避免開挖工作過多情況。

4.注意使接地體與金屬物體或電纜之間保持一定距離，如果距離不夠，應把它們用金屬連接成電氣通路，以免發生擊穿。

5.防雷引下線與接地網連接時(與接地極直接連接或與水平接地線連接)，為確保連接質量，接頭處不因時間推移而老化，松脫等應采用電焊或放熱焊接的方式進行。

6.接地體埋設深度不應小于0.6-0.8m，做人工接地時接地極盡量相對接地引線對稱擺設接地極，這樣符合雷電放電時的對稱效應；

7.地網引接線采用多股銅線或鋼絞線，接地體到立桿的接地引線要不能過長，當接地引線延伸的長度L〉60m后，利用情況很差，只有0.55的利用率。埋設時應避開污水管道和水溝，并預留接地斷接卡或端子，便于測量地阻。

8.接地導線必須采用銅芯導線以降低高頻阻抗，接地線盡量粗和短，不得使用鋁材，保護地線應選用黃綠雙色相間的塑料絕緣導線，所有的外露連接頭注意防腐處理，接地線兩端的連接點應確保電氣接觸良好、牢固，接地線端使用小銅排接線，便于維護和匯流，使用銅片(銅耳)端接接頭處；接地引線不宜與信號線平行走線或相互纏繞；接地線嚴禁從戶外架空引入，必須全程埋地或室內走線。

9.為避免接地網的腐蝕，接地極應采用熱鍍鋅角鋼或銅鍍鋼接地棒和鍍鎳锘銅鋼棒；銅鍍鋼棒或鍍鎳锘銅鋼棒打深時，表面銅層不得有翹皮，脫落和開裂現象。垂直接地極施工時，接地棒之間應采用銅質連接線連接，并通過電動工具，氣錘或鐵錘能方便打入地下。

10.當需要設計多個地網時，應使所有地網連接在一起，形成等電位。

11.設備接地要求：接入網設備以及配套設備的正常不帶電的金屬部件均應做保護接地；不得利用其他設備作為接地線電氣連通的組成部分；電纜的外導體和屏蔽電纜的屏蔽層兩端，均應盡量和所連接設備的金屬機殼的外表面保持良好的電氣接觸。

圖1

圖2

圖3

圖4

三、接地網施工程序

施工前首先要充分了解施工現場的地形地貌、地質結構，然后根據現場情況定出各處接地極的孔位和連接導體溝槽，再進行施工安裝。注意避開電纜溝、管道和其它導電裝置，施工前要向建設單位提出書面申請，同意動工方可進行。

1.挖溝：合理使用挖掘工具，采取逐層下挖法，溝槽深度至少0.8米，溝槽寬度以能挖深為宜。

2.打入：采用適當工具打入角鋼接地極或快裝接地極。角鋼接地極和快裝接地極埋深0.65米以下，即接地極頭部平溝槽底部。

3.連接：把安裝好的角鋼接地極用4×40mm扁鋼連接起來，形成網狀；全部連接均采用焊接。把安裝好的快裝接地極用多股銅線相連，全部連接采用放熱焊接。

4.引入：將接地系統接到設備箱。

5.回填：先填凈土，逐層夯實，整理好路面。

四、兩種接地方法說明

1.接地方法使用傳統熱鍍鋅角鋼

人工接地極在焊接前，應先挖人工地溝，地溝的上寬為0.8米，下寬為0.5米，深度大于0.8米。人工接地體垂直地極采用∠50×5×2000的熱鍍鋅角鋼，水平地極采用￠12的熱鍍鋅圓鋼，垂直接地極間距為大于4米，埋深大于0.6米，安裝時，用大錘將垂直接地體打入地下，在進行垂直接地極與水平接地極焊接時，水平地極的￠12的熱鍍鋅圓鋼應與垂直地極的頂面端部距離50mm，焊接時應雙面滿焊，水平接地極在接長時，搭接長度不小于80mm，兩端部焊接，應雙面滿焊，焊后經檢驗合格后，用瀝青油進行防腐處理。使用此方法使用壽命長達30年，施工適合方便開挖的地方施工，綜合成本較低,見圖1。

2.快裝接地極方法（銅包鋼或鍍鎳锘合金銅包鋼）

用專用地極套筒能一根接力一根往地底下打，相當防雷接地的深井施工法(如圖2)，既耐腐蝕又避免大量的開挖，鍍鎳锘合金或鍍銅鋼棒利用電的趨膚效應能夠使電流更快地流散消失；接線端子放熱焊；施工優點是施工快，適合不方便開挖的地方施工，比如大理石和水泥路面開挖成本昂貴時實用此法非常實用，但綜合成本稍貴，使用壽命在25年左右。

放熱焊接：是通過化學反應產生的熱量，將需連接的各種金屬進行溶接。金屬間的復合介面是分子連接，無殘留物，結合面不會出現腐蝕現象。焊接過程不需要外部電源和熱源。

放熱焊接：能產生一個溶接點，其性能優于電焊連接，更優于用機械壓力把導線作表面連通的壓接。由于它是一種分子結合，因此焊接點即使在最嚴酷的條件下，也不會出現松脫或腐蝕的現象而引致電阻增大。可取代傳統的導線連接方法：電焊、用螺栓與螺母、線耳和壓接。

五、接地電阻的測量方法

電極的布置如圖3所示。電流極與接地網邊緣之間的距離d1，一般取接地網最大對角線長度D的4-5倍，以使其間的電位分布出現一平緩區段。在一般情況下，電壓極與接地網邊緣之間的距離d2約為電流極到接地網的距離d1的50-60%。測量時，將電壓極沿接地網和電流極的連線移動三次，每次移動距離為d1的5%左右，如三次測得的電阻值接近即可。

如d1取4D-5D有困難，在土壤電阻率較均勻的地區d1可取2D，d2取D；在土壤電阻率不均勻的地區或域區，d1可取3D，d2取1.7D.

電壓極、電流極也可采用如圖3所示的三角形布置方法。一般取d2=d1≥2D，夾角約為30°。

測量注意事項：

1.電流極、電壓極應布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上。

2.應避免在雨后立即測量接地電阻。

3.采用交流電流表-電壓表法時，電極的布置宜采用上圖所示的方法。

六、設計參照規范見下表