電力配電網的防雷接地設計

劉壯華，崔忠強，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)通過配電網給人們輸送電能、提供電力服務，配電網建設是基礎而必要的環(huán)節(jié)，需要提高對配電網建設的重視度。配電網運行過程中雷電災害難以避免，需要從設計層面著手做好雷電預防。配電網防雷接地設計時，需要綜合考慮各方面內容，通過防雷設計提高配電網運行的穩(wěn)定性與安全性。

1.電力配電網防雷接地設計的重要性

電力系統(tǒng)的直接輸送設備就是配電網，也是保證電力系統(tǒng)正常運行的基礎保障。建設電力系統(tǒng)的基本要求就是可靠的配電網，其直接影響到配電網的正常運行。電力配電網運行時受到各類因素影響，如安裝不當、設施老化、人為因素德國，造成電路發(fā)生安全問題。在這樣的背景下，電力企業(yè)已經認識到配電網防雷的重要性，通常選擇安裝避雷裝置以降低雷擊事故發(fā)生率，但這些遠遠不能達到線路防雷需求。

就我國配電網防雷工程現(xiàn)狀來說，僅僅安裝防雷設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損壞，隨后發(fā)生的雷電依然會威脅配電網的安全。經過全面分析研究，要想解決電力配電網雷擊事故，就需要從根本著手，從防雷接地設計著手有效規(guī)避雷電事故，大幅度提升電力配電網防雷效果，確保電力傳輸事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

2.電力配電網的防雷接地設計存在的問題

土壤存在較高的電阻率：我國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。電力配電網防雷接地設施運行時，連接避雷裝置與接地裝置，一旦出現(xiàn)雷擊，會通過接地裝置將雷電引入到大地，避免電流破壞電力設施。但當土壤電阻率過高時，對電流傳導產生阻礙作用，影響到避雷裝置運行的可靠性，也就無法保障線路安全運行。

因此，配電網防雷設計時需要重視土壤電阻率高這一問題，設計人員要經過實地勘探了解實際情況，制定合適的設計方案，保證電力系統(tǒng)正常運行，降低雷害的損失。

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

實際中配電網接地設計時極大可能出現(xiàn)接地方式不合理的情況，影響到建成后的效果，造成線路運行出現(xiàn)潛在安全隱患，不利于電力配電網的安全運行，影響到防雷效果。

特殊地區(qū)防雷設計問題：部分地區(qū)存在特殊的地理情況，這些地區(qū)發(fā)生雷電災害的概率較大，如不良導電土質和良導電土質的交界處、風口處等，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，直接威脅當地供電的可靠性。同時，輸電線路頻繁損壞，也會造成企業(yè)經營成本增加，針對這些特殊地形，電路設計人員要綜合考慮各方面因素，提高防雷接地設施的運行效果。

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

接地設計絕緣水平不足：輸電線路設計過程中保證絕緣水平的關鍵就是絕緣子，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)閃絡現(xiàn)象，情況嚴重時直接擊穿絕緣子，影響到接地設施作用的發(fā)揮，繼而破壞電力設施，出現(xiàn)大范圍停電現(xiàn)象，不利于供電的穩(wěn)定性，危害群眾的生命財產安全。

因此，輸電線路防雷接地設計時受到各方面因素影響，直接影響到輸電線路設計的安全性，影響到最終效果，需要做好研究分析工作。

3.電力配電網的防雷接地設計的優(yōu)化措施

電力配電網防雷接地設計可以從多方面著手，采取針對性的解決措施，有效控制雷電災害。

采取措施解決土壤電阻較高問題：電力配電網防雷接地設計時，設計人員選擇合適方式降低接地電阻，提高電流導入大地的效率，進一步提升土壤電阻率偏高的問題，提高線路抗雷能力。同時，隨著降低桿塔接地電阻，減小雷電電流流過產生的壓降。

大量研究結果表明：輸電線路設置避雷線桿塔且未連接避雷線時，此時桿塔工頻接地電阻需要控制在合理范圍內，如表1 所示。此時，桿塔接地電阻根據表1 所示時，接地電阻與線路抗雷水平成負相關，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系（Ω·m、Ω）

表2 輸電線路耐雷水平分析

總之，輸電線路設計人員需要適當降低接地電阻，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計：設計人員設計輸電線路防雷接地時，為了全面發(fā)揮防雷接地設施的作用，保障輸電線路的安全運行，這就需要設計人員選擇合適的接地方式，提高設計方案的科學性。具體設計時相關人員需要全面掌握線路經過區(qū)域的環(huán)境情況，如準確掌握土壤電阻率等。以此為基礎進行接地方式的選擇，如果存在較低的土壤電阻率，設計人員綜合考慮后直接選擇自然接地方式，通過桿塔基礎、拉線等方式完成防雷接地，有效控制雷擊發(fā)生時桿塔接地電阻土壤增加；此外，土壤電阻率較高時要綜合考慮區(qū)域情況，選擇多種方式融合的接地方式，如負荷接地、外引接地等，注意接地體埋設深度，通常埋深需要≥0.8m，架空桿塔防雷接地電阻≤10Ω，提高設計方案的可行性。

特殊區(qū)域情況線路接地設計：特殊地區(qū)存在頻繁的雷擊現(xiàn)象，因此設計人員進行這類地區(qū)接地設計時，對輸電線路防雷接地設計進一步完善。具體設計時設計人員可以將一條耦合地線設置在供電導線下，實現(xiàn)對避雷針和避雷線的分流、耦合，實現(xiàn)降低接地電阻的目的。同時，可以在頻繁出現(xiàn)雷擊的桿塔頂部設計相應的裝置，達成保護線路的目的，通常選擇在頂部設計防雷拉線。此外，設計人員還需要對線路避雷器進行合理設計，確保一旦出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象，就可以將雷擊電流導入導線中，促進線路抗雷擊水平的提升，也能滿足特殊地區(qū)對設計方案的需求，設計人員可以根據實際情況選擇合適的著手點，確保電力系統(tǒng)可以處于正常運行的情況。

絕緣子的接地設計分析：設計人員通過優(yōu)化絕緣子設計方式提高輸電線路的絕緣水平，提高防雷接地的效果，保證防雷設施的運行效果。具體設計時設計人員考慮各方面情況，選擇合適的高技術優(yōu)質絕緣子，從成本、使用效果方面分析后選擇，方便后期維修更換，提高設計方案的可行性。就當前實際情況來說，絕緣子種類分成有機合成、陶瓷、玻璃三類，有機合成絕緣子性能稍差，但本身卻有著抗擊穿結構，當出現(xiàn)雷擊時規(guī)避不可逆現(xiàn)象的發(fā)生，設計人員選擇合適絕緣子提高線路抗雷擊水平。此外，可以根據當地實際情況調整絕緣子高度，切實發(fā)揮抗雷擊的效果。

做好防雷宣傳工作：長期以來，農村地區(qū)在開展防雷科普宣傳工作時，對于農民起到的作用并不明顯，防雷科普宣傳工作起到的激勵效果相對于物質獎勵手段并不明顯，因此農村地區(qū)需要及時更新觀念，改善宣傳方法。另一方面，借助宣傳的作用可以及時向外宣傳，在內部形成正能量，滿足優(yōu)秀農民被尊重和被認可的精神需求。通過這種方式可以充分調動農民的內驅力。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)的知識和技能，同時結合企業(yè)的發(fā)展需要和特點，選擇多樣化的宣傳方式。還要注重對宣傳內容進行創(chuàng)新，選擇深層次、多元化的內容，最好可以引發(fā)農民的共鳴感。我們應該從大局出發(fā)，貼近農民的生活，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、避雷線設計應用：電力配電網進行防雷接地設計時，一般選擇避雷針、避雷線方式避雷。通過鋪設避雷線，及時轉移雷電電流，延長絕緣子的使用壽命，有效降低出現(xiàn)線路跳閘的可能，直接將雷電電路轉移到大地。但具體使用時需要注意，避雷線需要布設在導線上方，將雷電直接導入到大地。一般情況下電力配電網線路密度較大，要想提升避雷線的作用，選擇靜電屏蔽分流處理電流，延長導線使用壽命。但避雷線的缺點在于安裝成本高，如果經過區(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。

電力配電網出現(xiàn)雷擊災害后，一般都會引發(fā)線路跳閘現(xiàn)象。當一個地方跳閘情況頻繁出現(xiàn)時，就需要安裝避雷器，在保證線路正常運行的基礎上直接安裝避雷器。當避雷器電壓不大于桿塔和導線之間的電位差時，就會直接分流，確保絕緣子正常運行。當前最為先進的避雷器就是氧化鋅，這種避雷器可以直接抑制感應過雷電壓，而且這種避雷器有著明顯的性價比和優(yōu)勢，通過利用這一線路保護器，避免雷擊發(fā)生后出現(xiàn)斷線的概率。

4.結語

綜上所述，就當前配電網運行事故中以雷擊事故為常見，雖然不斷提高對這一災害的重視度，但依然存在一些問題，影響到防雷設施的效果。針對這一問題，需要采取合適措施，意識到防雷設計的重要性，結合實際情況給出針對性解決措施，提高配電網運行的安全性。電力配電網防雷接地設計時，需要綜合考慮各方面因素，促進電力配電網的正常運行。