配電網(wǎng)防雷接地方案設(shè)計

廣東電網(wǎng)公司佛山順德供電局 何湛邦

順德區(qū)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(qū)。在雷雨季節(jié)時，配電網(wǎng)遭受雷擊導(dǎo)致停電和設(shè)備損壞事件時有發(fā)生。為了提高供電可靠性，供電部門在電網(wǎng)線路和設(shè)備上加裝了避雷器、浪涌保護器等防雷設(shè)備。但是，在實際電網(wǎng)運行中，即使部分設(shè)備加裝了防雷設(shè)備，仍然遭受雷擊損壞現(xiàn)象。經(jīng)過對現(xiàn)場實地分析，主要原因是接地網(wǎng)沒有達到要求。防雷接地系統(tǒng)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(tǒng)，最好的防雷系統(tǒng)，再昂貴的防雷保護設(shè)備都無法發(fā)揮作用。

一、接地裝置作用

防雷接地是避雷技術(shù)重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置導(dǎo)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(tǒng)埋設(shè)在地面以下，一旦有腐蝕導(dǎo)致接地系統(tǒng)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(tǒng)把雷電流引入大地，而起到防雷作用的。因此建設(shè)可靠的地網(wǎng)，是防雷系統(tǒng)建設(shè)的首要任務(wù)。

二、接地網(wǎng)設(shè)計要求

1.地網(wǎng)建設(shè)地點應(yīng)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(jié)約成本；同時還應(yīng)盡量避開干燥、有腐蝕性物質(zhì)的地方。

2.建設(shè)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(tǒng)省錢的方法（熱鍍鋅角鋼）；根據(jù)現(xiàn)場實地和施工具體情況，可采用不同的地網(wǎng)形狀。在城區(qū)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(lián)接地，環(huán)型接地網(wǎng)是最好的。

3.在城區(qū)接地網(wǎng)施工時應(yīng)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(dāng)采用多組接地極并聯(lián)方式，但在城區(qū)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(yīng)把它們用金屬連接成電氣通路，以免發(fā)生擊穿。

5.防雷引下線與接地網(wǎng)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(zhì)量，接頭處不因時間推移而老化，松脫等應(yīng)采用電焊或放熱焊接的方式進行。

6.接地體埋設(shè)深度不應(yīng)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(shè)接地極，這樣符合雷電放電時的對稱效應(yīng)；

7.地網(wǎng)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(dāng)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(shè)時應(yīng)避開污水管道和水溝，并預(yù)留接地斷接卡或端子，便于測量地阻。

8.接地導(dǎo)線必須采用銅芯導(dǎo)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(yīng)選用黃綠雙色相間的塑料絕緣導(dǎo)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(yīng)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(yán)禁從戶外架空引入，必須全程埋地或室內(nèi)走線。

9.為避免接地網(wǎng)的腐蝕，接地極應(yīng)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(xiàn)象。垂直接地極施工時，接地棒之間應(yīng)采用銅質(zhì)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(dāng)需要設(shè)計多個地網(wǎng)時，應(yīng)使所有地網(wǎng)連接在一起，形成等電位。

11.設(shè)備接地要求：接入網(wǎng)設(shè)備以及配套設(shè)備的正常不帶電的金屬部件均應(yīng)做保護接地；不得利用其他設(shè)備作為接地線電氣連通的組成部分；電纜的外導(dǎo)體和屏蔽電纜的屏蔽層兩端，均應(yīng)盡量和所連接設(shè)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(wǎng)施工程序

施工前首先要充分了解施工現(xiàn)場的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)現(xiàn)場情況定出各處接地極的孔位和連接導(dǎo)體溝槽，再進行施工安裝。注意避開電纜溝、管道和其它導(dǎo)電裝置，施工前要向建設(shè)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(dāng)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(wǎng)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(tǒng)接到設(shè)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(tǒng)熱鍍鋅角鋼

人工接地極在焊接前，應(yīng)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(yīng)與垂直地極的頂面端部距離50mm，焊接時應(yīng)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(yīng)雙面滿焊，焊后經(jīng)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(dāng)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(yīng)能夠使電流更快地流散消失；接線端子放熱焊；施工優(yōu)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，將需連接的各種金屬進行溶接。金屬間的復(fù)合介面是分子連接，無殘留物，結(jié)合面不會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。焊接過程不需要外部電源和熱源。

放熱焊接：能產(chǎn)生一個溶接點，其性能優(yōu)于電焊連接，更優(yōu)于用機械壓力把導(dǎo)線作表面連通的壓接。由于它是一種分子結(jié)合，因此焊接點即使在最嚴(yán)酷的條件下，也不會出現(xiàn)松脫或腐蝕的現(xiàn)象而引致電阻增大。可取代傳統(tǒng)的導(dǎo)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(wǎng)邊緣之間的距離d1，一般取接地網(wǎng)最大對角線長度D的4-5倍，以使其間的電位分布出現(xiàn)一平緩區(qū)段。在一般情況下，電壓極與接地網(wǎng)邊緣之間的距離d2約為電流極到接地網(wǎng)的距離d1的50-60%。測量時，將電壓極沿接地網(wǎng)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(qū)d1可取2D，d2取D；在土壤電阻率不均勻的地區(qū)或域區(qū)，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(yīng)布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上。

2.應(yīng)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(shè)計參照規(guī)范見下表