輸電線路防雷接地措施的重要性及其維護

何小玉

國網四川省電力公司檢修公司 四川成都 610000

在輸電線路實際運行的過程中，雷擊會給整個輸電線路的完整性和運行的穩定性帶來巨大的影響，且對于野外運行的輸電線路來說，雷擊問題非常的頻繁，因此是一項非常嚴重的自然災害類型。雷擊問題的產生與輸電線路的架設環境之間有著非常密切的聯系，尤其是在地勢空曠區域，雷擊問題的發生最為頻繁。因此，為了使輸電線路的穩定運行得到可靠的保障，降低雷擊事故的發生概率，電力企業在輸電線路架設的過程中，非常重視對輸電線路的防雷接地保護，并且在輸電線路的運行維護過程中不斷完善各項防雷接地保護措施。

1 輸電線路防雷接地的重要性

1.1 對輸電線路以及電力設備進行保護

由于大多數輸電線路都是長期暴露在野外環境中的，因此在夏季多雨季節里，就非常容易受到雷電的干擾，從以往的雷擊事故來看，輸電線路桿塔接地電阻是影響線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘率的重要因素。主要是由于雷擊塔頂或避雷線時，雷電流通過桿塔接地裝置入地，若接地電阻值偏高，會產生較高的反擊電壓引發事故。全國每年由于輸電線路桿塔接地不良，而引起的雷擊跳閘事故占絕大多數，造成了一定的經濟損失。為了降低雷擊故障發生的概率，確保輸電網架的可靠的運行，在輸電線路架設的過程中，必須要能夠對防雷接地技術進行靈活的運用，從而做好全面的防雷接地措施。通過對防雷接地技術的科學運用，能夠使輸電線路的防雷接地性能得到顯著的提升，進而使電氣設備的安全運行得到可靠的保證[1]。

1.2 有效預防雷擊停電事故

雷電活動具有偶然性，輸電線路的防雷措施主要包括：避雷針（線）、避雷器、接地網降阻、不平衡絕緣等。前面三種措施一般需要配套使用，避雷針（線）作為引雷裝置，避免雷電直擊桿塔和輸電線路，避雷器作為過電壓能量吸收器，與被保護設備并聯運行，提前于被保護設備釋放能量。這些雷電流或過電壓均通過接地網向大地釋放，因此良好的接地網是輸電線路防雷接地研究的關鍵，對預防停電事故也有著積極有效的作用[2]。

1.3 對人類的生產和人身安全進行保護

在做好全面的防雷接地措施之后，就會使整個輸電線路的雷擊故障發生概率大大降低，相關電氣設備運行的安全性也會大大增加，對人們的生產生活能夠產生非常有效的保護。在輸電線路防雷接地設備安裝工作開展的過程中，需要將相關裝置與避雷線之間進行連接，從而能夠使防雷性能得到切實的提升[2]。

2 輸電線路防雷接地措施分析

降低桿塔接地電阻是輸電線路防雷的根本，是提高反擊耐雷水平、降低反擊跳閘率的最根本有效方法，必須長期不懈的堅持。目前，降低桿塔接地電阻的措施有增加水平接地體、垂直接地體、銅鍍鋼、石墨繩、石墨烯接地體等。各種措施的投資和維護成本及效果各不相同：

水平接地體：桿塔所處的地方允許水平放射接地體時，優先采用水平放射的方式，典型結果是方框帶射線，方位根據現場實際情況而定。在接地體設計中，通常隨著土壤電阻率的增加，接地體射線尺寸逐漸增長。然而，接地體射線越長，在沖擊電流下的阻抗越大，接地體射線長度的降阻效果存在極限值。對于桿塔的接地電阻率很高，附近有導電良好的土壤及湖泊、河流等，可采用外引接地線的方式來降低桿塔接地電阻，但長度不宜超過100米。

深埋接地體：當地下深處的土壤和水電阻率較低時，可采用深埋接地體來降低接地電阻值，這種方法對含砂土壤地區最為有效。同時接地極深埋，可以不考慮土壤凍結和干枯所增加的電阻率。接地體附近如有金屬礦體，可將接地極插入礦體內，借以擴大接地極的尺寸。在選擇埋設地點時，可以優先選擇地下水位較豐富及地下水位較高的地方；桿塔附近如有金屬礦體，可將接地體插入礦體上，利用礦體來延長或擴大接地體的幾何尺寸；利用山巖的裂縫，插入接地極并灌入降阻劑。

垂直接地體：垂直接地體是沿著垂直方向將接地體長度延長，以達到降阻的目的。垂直接地體的效果較好，但現場施工難，輸電線路桿塔多位于山區，特別位于巖石地帶的桿塔，垂直接地體的施工極為困難并且鉆井費用較為昂貴。所以對桿塔接地的接地體一般以水平接地體為主，以垂直接地體為輔，垂直接地體一般設置在水平接地體的頂點，或水平接地體中間容易打入的位置[3]。

降阻劑技術：降阻劑主要分為化學降阻劑和物理降阻劑兩大類。早期降阻劑多以化學降阻劑為主，如以石墨粉或NaCl加木炭為導電劑的降阻劑，其導電物質易溶于水，會逐漸隨著雨水流失，并且Cl-會腐蝕鋼接地體。為增強降阻劑的穩定性，后續又研制出聚乙酰胺等合成樹脂配制的有機化學降阻劑及以膨脹土為基底的無機化學降阻劑。但化學降阻劑以電解質為導電主體，不可避免地存在電解質的流失和對接地裝置的腐蝕等問題。隨后，物理降阻劑問世，物理降阻劑是以非電解質固體粉末為導電材料，并以強堿弱酸為膠凝物。膨潤土主要以鈣基膨潤土和鈉基膨潤土居多。根據近年來投運的線路，部分線路在投運初期接地電阻較小，隨著運行年限增加，接地電阻變大后，雷擊故障也凸顯。是否應用降阻劑在輸電線路接地治理中一直存有爭議。

接地模塊技術：接地模塊一般由導電性、穩定性較好的非金屬材料和電解物質組成。相比金屬材料而言，非金屬接地模塊有效的降低了接地體與土壤的接觸電阻。同時相對降阻劑，它對環境無污染。但是這種方法也存在模塊之間的相互屏蔽、以及在雷電流作用下通流能力較差等方面問題，因此，該方法須在不宜開展前述整治方案的情況下慎用。

使用新型桿塔接地裝置材料：如熱鍍鋅鋼、銅覆鋼、石墨基柔性接地材料，降低普通鋼材在土壤中的腐蝕程度，使得接地網在土壤中有更好的泄流能力。

對于線路運行維護中發現的桿塔接地裝置存在缺陷，應按照以上推薦的降低桿塔接地電阻的措施，根據不同情況采用獨立或綜合措施進行接地網（體）降阻。

適當進行土壤更換降低桿塔電阻：

對于山區的輸電線路來說，輸電線路土壤砂石較多濕潤泥土含量較少，桿塔接地電阻較大，容易發生雷擊反擊的情況。為確保接地網較低的土壤電阻率，可以通過增加接地網埋設深度、更換掉原來砂石含量較多的土壤重新選擇土壤較多含水量充足的優質土壤（如：黏土、黑土），但是該方法施工作業量大，資金耗費較多，這樣對降低接地阻抗和雷擊電流的疏通都有著非常顯著的作用[4]。

3 輸電線路防雷接地的維護策略

3.1 做好充分的線路檢查與管理

在輸電線路防雷接地措施做好之后，為了使其能夠充分發揮出防雷能力，需要加強對輸電線路防雷接地的維護管理，在整個維護管理工作開展的過程中，首先要做的就是結合輸電線路的相關特點，制定科學、完善的管理和維護制度，從而能夠使輸電線路運行的穩定性和可靠性得到大幅的提升。除此之外，還需要結合輸電線路所處地區的地理環境和氣候環境，對維護管理工作的方案和頻率進行確定，同時要加強對一些重點環節的維護管理，如果在是惡劣的季節下，要能夠適當加大巡查的次數。在巡查的工程中，要注意做好詳細的信息記錄工作，在日常維護巡查的過程中，要能夠定期對線路周圍的異物進行清除，并對絕緣子進行擦拭。

3.2 做好輸電線路桿塔接地電阻測試工作

線路運維單位應在雷雨季節前使用鉗法、搖表法等方式進行日常桿塔接地電阻測試工作，運行10年以下的線路桿塔每5年應測試一次接地電阻，運行10年以上的每3年測試一次桿塔接地電阻；進出變電站或電廠升壓站2公里線段桿塔每2年測量一次。接地電阻測量應安排在干燥季節（一般在當年10月至次年2月）進行，不應在雨后立即進行。

3.3 不斷改造防雷接地裝置

隨著科學技術的不斷發展，防雷接地技術也在不斷優化、創新的過程中，為了使防雷接地裝置的防雷效果得到進一步的提升，電力企業要能夠繼續加大對防雷接地技術以及相關裝置的研究力度，在現有技術裝備的基礎上進行不斷地改造升級，從而能夠使輸電線路中的防雷接地裝置具有更強的防雷能力，使輸電線路能夠始終處于穩定的運行狀態中[5]。

3.4 定期清理防雷接地裝置

由于輸電線路的防雷接地裝置，長期處于室外環境，因此非常容易受到外界環境的影響，銹蝕就是主要的影響因素之一，如果防雷接地裝置的表面有過多的銹蝕，也會在一定程度上降低接地裝置對雷電流的泄流能力。因此，電力企業必須要能夠定期組織工作人員，對輸電線路的防雷接地裝置進行維護清理，從而使其能夠保持良好的運行狀態。

4 輸電線路桿塔接地網（體）修復整治措施

4.1 腐蝕環境的處理方案

腐蝕地段的桿塔接地裝置，其圓鋼直徑應比一般規定加大一級，即腐蝕桿塔的接地圓鋼直徑不得小于?12。腐蝕較為嚴重時，最好采用鍍鋅圓鋼。接地引下線與接地體焊接后，應進行防腐處理，即先除去焊渣，再刷防銹漆、再刷面漆，再用玻璃絲皮和瀝清進行包裹。

4.2 接地體銹蝕的處理

所有與埋地接地體連接的桿塔接地引下線均應熱浸鍍鋅。對接地圓鋼銹蝕后截面低于原來80%的，應進行更換并重新敷設。

4.3 接地體遭外力破壞及外露處理

發現接地體被盜，應及時根據原接地體形式，重新補埋被盜接地線，被埋的接地線與原接地網應進行可靠連接（焊接），并作防銹處理。接地體外露（或埋深不夠的）時，可采用回填土的方式處理；對因水土流失造成的，應重新挖接地溝進行重新埋設接地體，以達到運行要求。

4.4 接地體圓鋼型號偏小

對于老舊線路的接地裝置，發現存在接地體圓鋼型號偏小情況的，可重新根據土壤情況及運行經驗，重新設計接地體形式，進行重新埋設。

4.5 同塔雙回或多回線路桿塔接地處理

同塔雙回或多回線路桿塔原為兩點接地的應改為四點接地，新增設的兩接地引下線應與接地環網相連，連接處應采用焊接，嚴禁采用鐵并溝線夾的方式進行連接。

5 結語

總而言之，隨著社會經濟的快速發展，社會生產和生活方面的用電需求就會越來越大，電能也已經成為了當前階段最重要的能源形式之一。而輸電線路作為整個供電系統最為重要的環節，如何使其免受雷擊成為了當前階段行業發展的熱門話題，對于輸電線路的防雷接地工作來說，其本身是一個系統性非常高的工程，需要因地制宜來選擇恰當的施工方案，因此在未來的發展中，要繼續加大對輸電線路防雷接地的研究力度，為電力事業的快速發展奠定堅實的基礎。