電力配電網的防雷接地設計相關問題的分析

于振國

（云南電網有限責任公司昆明供電局 云南省昆明市 650000）

電力行業近年來的發展十分突出，在電力企業服務廣大人們群眾和各個單位用電需求過程中，配電網建設是非常基礎而必要的環節，因此相關部門對于配電網建設也給予了更多關注。解決配電網雷電災害時目前急需探討的難題之一，由于配電網會受到內部因素和外部因素的諸多影響，有效開展雷電災害的預防和處理能夠提升配電網的穩定性和可靠性，所以開展防雷接地設計工作具有非常關鍵的作用。

1 電力配電網中防雷接地設計

配電網項目工程是我國現代化建設的重要內容，電力相關單位對其給予特別關注，就目前我國配電網項目建設情況來看，電力事故發生頻率依然比較高，這對于我國電網供電穩定性和可靠性影響具有較大影響。首先，電力系統在配電網體系當中能夠發揮載體作用，并且具有直接性，能夠有效的保障電力系統的穩定、正常運行，可以說配電網是電力運行的根本。想要維持建設電力系統能夠提供更加高質量的服務，就必須保證配電網的安全系數和可靠性，但是就目前情況來看，包括自身因素和客觀因素在內的諸多原因會造成電力系統缺乏穩定性，較為常見的問題包括自然老化、人為破壞、安裝缺乏規范性等，這些問題是引起電力設備損壞的主要原因，各種導致電力系統停止運行的故障頻繁發生。隨著問題的愈發突出，電力相關部門已經逐漸提升了對配電網當中防雷接地設計工作的重要性認識，也加大了對此方面的研究力度。經過一段的深入研究發現可以利用加裝浪涌保護器、避雷設備等防雷設備來降低雷電災害的發生概率，大大提升了配電網絡的穩定性；其次，我國部分配電網工程中已經將加裝防雷設備作為一項工作內容，但是在應用之后無法徹底的排除雷擊故障的出現，甚至一些工程項目在安裝防雷設備之后仍然因雷電災害導致部分設備損壞，這樣看來即時安裝防雷設備，配電網也存在被雷電損壞的風險，防雷效果并不理想，因此相關部門也在深入的研究能夠更好改善雷擊災害問題的措施。解決問題首先要探尋引發問題的主要原因，在全面、客觀分析后，發現引起配電網雷擊事故高發的主要原因包括，配電網設計運行缺乏合理性、避雷針接地問題未解決、后期運營及維護工作不到位、避雷問題和防雷性能不符等，最為突出的問題為避雷器接地問題[1]。

2 目前電力配電網中存在的具體防雷接地問題

圖1：單根避雷針防雷范圍說明

圖2：雙根避雷針防雷范圍說明

圖3：高、低壓分開接地防雷設計

圖4：變壓器防雷設計

隨著科學技術的快速發展，我國避雷技術水平也在逐步提升，在眾多避雷技術的輔助之下，想要有效保證防雷效果，也必須要從提升防雷接地設計裝置合理性入手，在避雷技術當中避雷器接地屬于非常關鍵的內容之一，也是優化各種避雷技術避雷效果的基礎。當配電網運行期間出現雷擊事故時，所配備的防雷接地設計設備會立即把雷電產生的電荷向地面傳導，最后實現對電荷的釋方，所釋放的電荷會與地面存在的異性電荷記性中和，最終防止雷電事故災害發生，影響電力配電網絡的穩定性以及人們正常生活和生產的用電需求。通常情況來說，接地系統是以地下埋設的形式存在，所以很多不利因素會導致接地系統受損或發生腐蝕現象。與此同時，由于接地系統的特殊性，很難對接地系統進行定期、有效的監察和更換，所以部分企業為能夠降低工作難度、節省工作成本忽略了配電網防雷接地設計工作，后期的維護和檢查工作也不到位，這位雷電災害的發生創造了有利環境，主要的問題包含以下兩個方面，一方面是配電網避雷器接地引下線的相關問題，在避雷器設備中接地引下線發揮著重要作用，這一部分基本是由絕緣外皮包裹的鉛線構成，這種情況下當內部鉛線折斷或手段，就很難及時發現，并且需要花費大量的時間來確認出現問題的具體位置，加之各個接線連接處很容易發生腐蝕情況，因此會導致接地線路無法發揮實際的功能和效果[2]。除此之外，電力企業及相關部門對于這一問題的重視程度不夠，沒有對接地情況進行定期檢查，無法實時掌握接地線的實際情況，所以不能及時發現無法發揮作用的避雷器設備；另一方面電力配電網避雷器接地電阻的相關問題，在包括場地和自然條件等各種客觀因素的限制下，我國大多數配電網中所使用的避雷設備都存在電阻抄表的問題，使用這種缺乏規范性的避雷器設備，很可能會影響其他設備的正常運行，降低防雷系統發揮防雷作用。電力配電網中其他電子設備的防雷與接地，離不開建筑物的防雷，按照最新的國家強制性標準GB50054-95，對建筑物與設備的防雷接地應采用等電位連接，而不是傳統上分別做獨立的接地網。所謂等電位連接，就是把建筑物本身和其內外各種導電物用導體(電氣上)焊接起來，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經之處都立即升至很高的電位(相對于大地而言)，因此對于附近尚處在大地電位的電氣、電子設備和人產生旁側閃爍，容易引起設備和人身事故。所以等電位連接是防雷的關鍵措施之一。單根和雙根避雷針防雷范圍說明如圖1 和圖2 所示。

3 有效改善電力配電網中防雷接地設計的相關建議

優化電力配電網防雷接地施工方法設計是能夠保證防雷接地設計有效性的重要措施，從某種程度來說雷擊事故發生概率取決于配電網防雷接地設計方法是否合理、科學，按照相關理論和標準來看，在防雷設計過程中必須要嚴格的根據實際情況來展開管理和控制。防雷接地施工項目開展之前，必須要做好前期的準備工作，最為關鍵的是要仔細、全面的勘察施工現場的實際情況，并掌握地形地貌、地質條件、自然氣候等具體信息，將所獲得的信息與實際施工現場情況進行匯總后，以施工需求為基礎設計具體的接地孔位、連接導體溝槽等位置。所制定的施工計劃、施工方法也要具有合理性和科學性，從配電網防雷接地的自身特征出發，選擇最為合理的施工方式，以此來保證接地設計能夠發揮預期的效果，在目前的配電網防雷接地施工設計過程中，一下兩種方法的效果較為理想[3]。

3.1 熱鍍角鋼接地方法

其作為傳統形式的接地處理措施，開展人工接地極施工過程中，需要進行焊接操作，在這之前應該提前完成地溝的挖掘工作，根據設計要求和施工情況來確定地溝的具體寬度和深度。在設置人工接地體垂直地級與水平地極時，要利用符合規范的熱鍍鋅角鋼和熱鍍鋅圓鋼。根據一般工程項目的要求，垂直接地極必須要埋設在大于0.5 米的位置，且各個垂直接地之間要保持4 米以上的間隔距離。埋設垂直接地時需要利用大錘進行捶打操作，這種方法能夠延長垂直接地的使用期限，其適用范圍為場地開闊、便于挖掘的區域。

3.2 銅包鋼與鍍鎳锘合金銅包鋼接地極方法

這種方法的優勢在于效率較高，在向地下安置期間需要一根一根依次打入，需要使用特殊的地級套筒進行操作，其施工過程和方法類似于防雷接地中的深井施工方法。目前很多施工項目中應用這種方法，不僅可以大大降低挖掘工作的工作量，而且該材料的耐腐蝕性也能更好的防止接地設備受損。所使用的鍍銅鋼棒和鍍鎳锘合金材料，在受到電力中趨附作用之后，能夠在極短的時間內將電流進行分散，雖然這種方法施工速度快，使用效果好，但是在使用場地上有一定的限制，在一些難以開展挖掘工作的場地內更適合應用[4]。

4 對電力配電網中防雷接地設計的具體要求

我國電力配電網中現階段所加設的各種防雷設備，如避雷針、防雷保安器等，其原理均為通過接地系統向大地當中流導雷擊產生的電荷，這能夠看出地網在整個防雷系統中占據著重要的地位，必須要提高對地網建設的重視程度，保證其建設質量及可靠性。如今對電力資源的需求量逐漸增加，以此對配電網的穩定性提出了更高的要求，電力配電網的防雷性能也應該隨之提高。為提高防雷性能，需滿足以下設計要求，一是滿足對接地極、導線等結構材料和設備的具體要求，采取高、低壓分開接地方法實施保護，具體設計如圖3。通常情況下降鋼絞線及銅線作為地網引接線的主要材料，在立桿與接地體之間設置合理的接地引線長度，做好段子及接地斷接卡的預留工作，對施工區域的管道或溝渠進行躲避。所需安置的接入網設備和與其配套的其他設備，要對其不帶電的金屬區域給予保護，接地線電氣相連接的位置不能安裝其他設施，盡可能為屏蔽電纜中的屏蔽層兩端與其相連接設備金屬機殼外表面電氣創造良好的接觸條件，可以對變壓器等設施給予防雷保護，設計如圖4；二是滿足工程地址設置和施工的相關要求，在選擇項目地址時，通常會選擇土壤電阻較低且潮濕性較強的低于，避免選擇的區域內存在高腐蝕性和較為干燥的圖紙，并從經濟性角度考慮確保符合工程需求。同時建設地網時可以盡量減少挖掘操作，既可以降低對周圍環境和交通等方面造成的不良影響，還可以降低施工成本[5]。

5 結束語

我國社會和經濟正處于快步發展的重要時期，科學技術水平也隨著時代發展得到了大幅度提升，各行各業在快速發展也同時，也與快速推進的社會主義現代化建設共同作用，促進了廣大人們群眾的生活質量不斷提高。在當前的配電網運行事故當中，雷擊事故發生的概率較高，近年來，雖然已經提高了對這一災害的重視，但是仍存在一些問題，影響防雷設施的應用效果。為解決這一嚴峻的問題，相關部門不斷的深入研究和改革，認識到防雷接地設計中存在的較為突出的問題，并提出了諸多有針對性的解決方法，相信在未來施工技術不斷提升的情況下，必然會獲得理想的防雷效果。