高壓架空線路鐵塔防雷接地設計探討

雷電是自然界一種常見的放電現象，自然界里每年都有幾百萬次的閃電，每年雷電造成的人員傷亡和財產流失，僅次于水災而大于其他的任何災害。

隨著國民經濟的大幅度增長，人民生產生活層次的不斷提高，對消費用電的需求量直線上升，從而推動了電力產業的迅猛發展，走上了一個新的高度。電網面積覆蓋越來越廣，密度越來越大，電網容量不斷增大，輸送電技術也不斷進步，對于輸電線路的建設將是一個嚴峻的考驗，使命重大。其建設過程中的防雷保護也就成為一個越來越重要的課題擺在我們的面前。

九十年代是防雷工作大發展的十年，上電工委員會頒布了IEC系列防雷標準，國內也頒布了基于IEC標準的國標，各相關行業也將防雷要求列入標準。電力部門對于預防雷電的危害，也頒布了許多關于電力設施保護、電力建設防雷新標準。

雷電的危害主要有三方面：直擊雷、感應雷和雷電過電壓侵入。電力系統的高壓架空線路中，直擊雷的危害大明顯，其主要集中于線路中的鐵塔。一般的架空線路都采用了避雷線防護，根據電壓等級，35kV線路不宜全線架設避雷線，一般在變電所的進線段架設1～2km的避雷線，同時在雷電活動強烈的地段架設避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器；110kV線路應全線架設避雷線，山區應采用雙避雷線；但在年平均雷暴日數不超過15日或運行經驗證明雷電活動輕微的地區，可不架設避雷線；220kV線路應全線架設避雷線，同時應采用雙避雷線。通常在架空線路雷防護工程上，往往要結合當地的氣候條件，雷電活動的強弱，地形地貌特點及土壤電阻率的高低等情況，其中線路中的鐵塔防雷接地尤為重要與關鍵。

本方案主要是針對高壓架空線路中鐵塔的保護防雷，采用接地防雷方式，主要是引下線與接地網的設計。將電力系統或電氣裝置的某一部分經接地線連接到接地極或地網稱為接地。連接到接地極的導線稱為接地線。

一個接地裝置正確與合理，不僅能為有效防雷提供保障，還能降低工程的建設成本，不過也是電力系統中一直攻關的難題。高壓架空線一般組成有：高壓輸電線、避雷線、避雷器及鐵塔本體，本方案重點針對危害常見的直擊雷而設計，采用直接接地制式。

一、引下線的設計

輸電鐵塔所處位置不定，相對高度較高，受直擊雷影響明顯而維護工程又比較艱巨。線

路中引下線主要包括避雷線的引下線，高壓輸電線防雷裝備保護引線。根據電力系統設計標準，避雷線引下線可采用鐵塔作為引線，鐵塔有良好的接地，只需保證引線與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理；鐵塔采用四角引線連接到地網接點。各相線的避雷保護器引線也同樣可以采用此方法，但注意的是要確保引線連接的正確與科學，各連接點電氣接觸良好，一般選用導線截面為35-95mm2的多股銅導線。

高壓架空線路鐵塔的接地裝置可采用下列模式：

a）在土壤電阻率ρ≤100Ω*m的潮濕地區，可利用鐵塔自然接地。對發電廠、

變電站的進線段應另設雷電保護接地裝置。在居民區，當自然接地電阻符合要求時，可不設人工接地裝置。

b）在土壤電阻率100Ω*m＜ρ≤300Ω*m的地區，除了利用鐵塔的自然接地外，并應增設人工接地裝備，接地極埋深不宜小于0.6m。

c）在土壤電阻率300Ω*m＜ρ≤2000Ω*m的地區，可采用水平敷設的接地裝置，接地極埋深不宜少于0.5m。

d）在土壤電阻率ρ＞2000Ω*m的地區，可采用6~8根總長度不超過500m的放射線接地極或者連續伸長接地極長短結合的方式。接地極埋深不宜小于0.3m。還可以采用引外接地或其他措施。

e）居民區和水田中的接地裝置，宜圍繞鐵塔基礎敷設成閉合環形。

架空線路鐵塔的接地線及連接方式符合DL/T620-1997<交流電氣裝置的過電壓保護和

絕緣配合>的要求。

二、地網的設計

要布置一個合理的接地網不僅僅是依靠豐富正確的理論計算，還應該從不斷的實踐中去

總結探索。接地電阻是表示接地體接地狀態是否良好的主要指標，通常架空線路鐵塔的接地電阻不宜大于30Ω。（一般所指的是工頻接地電阻）接地系統的電阻一般由幾部分電阻的總和：（1）土壤電阻，即從接地極處土壤向遠處擴散的電流所經過的路徑的電阻。（2）土壤和接地體之間的接觸電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地引線、地線盤或接地匯流排以及接地配線系統中采用的導線電阻。其中起決定作用的是接地體附近的土壤電阻。土壤電阻的大小一般由土壤電阻率表示。土壤電阻率一般以1cm3的土壤電阻表示。土壤的電阻率主要由土壤中的含水量和本身的電阻率來決定，決定土壤電阻率的因素主要有：土壤的類型、溶解在土壤中的鹽和化合物、土壤中的溶解鹽的濃度、含水量、溫度、土壤物質的顆粒大小和顆粒大小的分布、密集性和壓力、電暈作用。通常鐵塔的接地電阻標準如下表：

地壤電阻率(Ω•m)100及以下100以上至500500以上至1000

工頻接地電阻(Ω)101520~30

各接地裝置應利用直接埋入地中或水中的自然接地極，當利用自然接地極和引外接地裝置時，應采用不少于兩根導體在不同地點于接地網相連接。按YD5668-98地網的布置要求，根據IEC電氣標準，依據不同的地理環境，一般采用聯合地網布置方式。按照這種方式布置的地網，其接地電阻為：

設ρ為土壤率，s為地網面積，ρ為用地阻儀實測數值，R為現地網的接地電阻，可根據近似推算公式ρ≈2R√s，可得出地網面積。地網接地極網狀布置，埋深0.8m，垂直接地體長為2.5m，在地網的均分點上分別引處四條地網測試極到地面，以便檢測地網情況。鐵塔接地引線通過四只

腳與地網相連，確保電氣連接良好，引線經過保護處理，采用PVC套管套裝。地網的形狀也不是固定的，可以多樣化，具體應根據氣候、地形、地理環境，因地制宜。地理環境的不同決定了地質的不同，從而土壤率也明顯差異。一般軟性土壤地阻相對小，對地網的要求相對比較低，較小的成本就能保障良好的接地性能，而相對硬質土壤比如巖石、多巖山地，地阻很高，為保障良好的接地防雷，對地網的要求也相對較高，同時對地網的設計鋪設也造成一定程度上的影響。具體電阻率參考下表：

類別

名稱電阻率近似值Ω•m不同情況下電阻率的變化范圍Ω•m

較濕時較干時地下水含鹽堿時

土陶黏土105-2010-1003-10

泥炭、泥灰巖、沼澤地2010-3050-3003-30

搗碎的木炭40——————

黑土、園田土、陶土5030-10050-30010-30

白堊土、黏土6030-10050-30010-30

砂質粘土10030-30080-100010-80

黃土200100-20025030

含砂粘土、砂土300100-10001000以上30-100

河灘中的砂——300————

煤——350————

土多石土壤400——————

上層風化粘土，下層頁巖500——————

表層土夾石、下層礫石600——————

砂砂、砂礫1000250-10001000-2500

砂層深度大于10m、地下水較深草原、底層多巖石1000——————

巖石礫石、碎石5000——————

多巖山地5000——————

花崗巖200000——————

混凝土在水中40-55——————

在濕土中

100-200——————

在干土中500-1300——————

在干燥的大氣中12000-18000——————

礦金屬礦石0.01-1——————

整個地網由接地極，連接體及接地線連接而成。接地引線為96mm2銅質多股電纜連接地網與鐵塔之間，電氣連接良好，并進行防機械損傷和化學腐蝕處理。接地線與接地極采用焊接技術，接地線與鐵塔采用螺栓連接。整個地極采用我公司開發的CP型電解離子接地系統，低成本，高性能，并提供服務。CP型離子接地系統采用了保濕配方技術、離子緩釋技術、潛深鏡像技術、長效降阻技術等當代接地技術中四大前沿科學技術，da程度解決了降阻性、耐腐性和成本問題，使得CP型產品在各項接地性能和適應性方面具有明顯優勢，應用領域十分廣闊。

1、運用當今先進技術，與同等性能設備比較價格下降25%--50%；

2、*的離子緩釋技術與抗腐蝕性能，使接地阻值隨著時間的推移而越來越低，與傳統接地形成鮮明對比。

3、長效成本低。綜合性價比是傳統接地的33%（傳統接地兩年一更換，本產品30年免維護）；

4、適用于不同的地質條件，在黑土、黃土、鹽堿土、垃圾土、回填土、風化沙土、細沙土、黏土、山地通過的施工工藝均能達到良好的接地降阻效果。傳統接地在不同的地質條件下施工具有很大的局限性，并產生高昂的施工費用。

5、價格適中，在各應用領域均能被普遍接受。

采用我公司的CP型離子接地系統，能夠da程度得降低接地電阻，能得預防雷電危害，確保設備設施得正常。

具體可參考我公司測試數據：

1234

100＜1.9＜1.1＜0.7＜0.5

200＜2.9＜2.3＜2.0＜1.1

300＜5.9＜3.4＜2.5＜1.7

400＜7.9＜4.6＜3.3＜2.3

500＜9.9＜5.8＜4.2＜2.9

600＜11.8＜6.9＜4.9＜3.5

700＜13.8＜8.1＜5.8＜4.0

800＜15.8＜9.3＜6.6＜4.7

900＜17.8＜10.4＜7.4＜5.2

1000＜19.8＜11.6＜8.3＜5.9以上數據顯示，我公司產品不僅性能優良可靠，具有地面積小，無環境污染，使用壽命長等優點，普遍適用于通信、電力、交通、金融、石化等諸多領域，是本接地設計方案的zhou選，而且品種規格多，可根據不同的惡劣地理環境，適當選型。

參考標準：

1、交流電氣裝置的接地（DL/T621-1997）

2、交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合（DL/T620-1997）

3、際電工委員會——雷電電磁脈沖的防護（IEC1312）；

4、物防雷設計規范（GB50057-94）；

5、防雷裝置的設計、施工、維護和檢測。（IEC61024）