輸電線路防雷接地措施的重要性及其維護(hù)

何小玉

國網(wǎng)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(wěn)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(yán)重的自然災(zāi)害類型。雷擊問題的產(chǎn)生與輸電線路的架設(shè)環(huán)境之間有著非常密切的聯(lián)系，尤其是在地勢空曠區(qū)域，雷擊問題的發(fā)生最為頻繁。因此，為了使輸電線路的穩(wěn)定運行得到可靠的保障，降低雷擊事故的發(fā)生概率，電力企業(yè)在輸電線路架設(shè)的過程中，非常重視對輸電線路的防雷接地保護(hù)，并且在輸電線路的運行維護(hù)過程中不斷完善各項防雷接地保護(hù)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(shè)備進(jìn)行保護(hù)

由于大多數(shù)輸電線路都是長期暴露在野外環(huán)境中的，因此在夏季多雨季節(jié)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(chǎn)生較高的反擊電壓引發(fā)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(shù)，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。為了降低雷擊故障發(fā)生的概率，確保輸電網(wǎng)架的可靠的運行，在輸電線路架設(shè)的過程中，必須要能夠?qū)Ψ览捉拥丶夹g(shù)進(jìn)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(shù)的科學(xué)運用，能夠使輸電線路的防雷接地性能得到顯著的提升，進(jìn)而使電氣設(shè)備的安全運行得到可靠的保證[1]。

1.2 有效預(yù)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(wǎng)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(hù)設(shè)備并聯(lián)運行，提前于被保護(hù)設(shè)備釋放能量。這些雷電流或過電壓均通過接地網(wǎng)向大地釋放，因此良好的接地網(wǎng)是輸電線路防雷接地研究的關(guān)鍵，對預(yù)防停電事故也有著積極有效的作用[2]。

1.3 對人類的生產(chǎn)和人身安全進(jìn)行保護(hù)

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(fā)生概率大大降低，相關(guān)電氣設(shè)備運行的安全性也會大大增加，對人們的生產(chǎn)生活能夠產(chǎn)生非常有效的保護(hù)。在輸電線路防雷接地設(shè)備安裝工作開展的過程中，需要將相關(guān)裝置與避雷線之間進(jìn)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(hù)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(yōu)先采用水平放射的方式，典型結(jié)果是方框帶射線，方位根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。在接地體設(shè)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(dǎo)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(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥篮退娮杪瘦^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(qū)最為有效。同時接地極深埋，可以不考慮土壤凍結(jié)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(nèi)，借以擴(kuò)大接地極的尺寸。在選擇埋設(shè)地點時，可以優(yōu)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(kuò)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?qū)⒔拥伢w長度延長，以達(dá)到降阻的目的。垂直接地體的效果較好，但現(xiàn)場施工難，輸電線路桿塔多位于山區(qū)，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(shè)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(shù)：降阻劑主要分為化學(xué)降阻劑和物理降阻劑兩大類。早期降阻劑多以化學(xué)降阻劑為主，如以石墨粉或NaCl加木炭為導(dǎo)電劑的降阻劑，其導(dǎo)電物質(zhì)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(qiáng)降阻劑的穩(wěn)定性，后續(xù)又研制出聚乙酰胺等合成樹脂配制的有機(jī)化學(xué)降阻劑及以膨脹土為基底的無機(jī)化學(xué)降阻劑。但化學(xué)降阻劑以電解質(zhì)為導(dǎo)電主體，不可避免地存在電解質(zhì)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(zhì)固體粉末為導(dǎo)電材料，并以強(qiáng)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(jù)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(yīng)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(shù)：接地模塊一般由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬材料和電解物質(zhì)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(huán)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(wǎng)在土壤中有更好的泄流能力。

對于線路運行維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的桿塔接地裝置存在缺陷，應(yīng)按照以上推薦的降低桿塔接地電阻的措施，根據(jù)不同情況采用獨立或綜合措施進(jìn)行接地網(wǎng)（體）降阻。

適當(dāng)進(jìn)行土壤更換降低桿塔電阻：

對于山區(qū)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(fā)生雷擊反擊的情況。為確保接地網(wǎng)較低的土壤電阻率，可以通過增加接地網(wǎng)埋設(shè)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(yōu)質(zhì)土壤（如：黏土、黑土），但是該方法施工作業(yè)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(hù)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(fā)揮出防雷能力，需要加強(qiáng)對輸電線路防雷接地的維護(hù)管理，在整個維護(hù)管理工作開展的過程中，首先要做的就是結(jié)合輸電線路的相關(guān)特點，制定科學(xué)、完善的管理和維護(hù)制度，從而能夠使輸電線路運行的穩(wěn)定性和可靠性得到大幅的提升。除此之外，還需要結(jié)合輸電線路所處地區(qū)的地理環(huán)境和氣候環(huán)境，對維護(hù)管理工作的方案和頻率進(jìn)行確定，同時要加強(qiáng)對一些重點環(huán)節(jié)的維護(hù)管理，如果在是惡劣的季節(jié)下，要能夠適當(dāng)加大巡查的次數(shù)。在巡查的工程中，要注意做好詳細(xì)的信息記錄工作，在日常維護(hù)巡查的過程中，要能夠定期對線路周圍的異物進(jìn)行清除，并對絕緣子進(jìn)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(yīng)在雷雨季節(jié)前使用鉗法、搖表法等方式進(jìn)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(yīng)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(jìn)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(yīng)安排在干燥季節(jié)（一般在當(dāng)年10月至次年2月）進(jìn)行，不應(yīng)在雨后立即進(jìn)行。

3.3 不斷改造防雷接地裝置

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防雷接地技術(shù)也在不斷優(yōu)化、創(chuàng)新的過程中，為了使防雷接地裝置的防雷效果得到進(jìn)一步的提升，電力企業(yè)要能夠繼續(xù)加大對防雷接地技術(shù)以及相關(guān)裝置的研究力度，在現(xiàn)有技術(shù)裝備的基礎(chǔ)上進(jìn)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(qiáng)的防雷能力，使輸電線路能夠始終處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)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(huán)境，因此非常容易受到外界環(huán)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(yè)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(jìn)行維護(hù)清理，從而使其能夠保持良好的運行狀態(tài)。

4 輸電線路桿塔接地網(wǎng)（體）修復(fù)整治措施

4.1 腐蝕環(huán)境的處理方案

腐蝕地段的桿塔接地裝置，其圓鋼直徑應(yīng)比一般規(guī)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(yán)重時，最好采用鍍鋅圓鋼。接地引下線與接地體焊接后，應(yīng)進(jìn)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(jìn)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(yīng)熱浸鍍鋅。對接地圓鋼銹蝕后截面低于原來80%的，應(yīng)進(jìn)行更換并重新敷設(shè)。

4.3 接地體遭外力破壞及外露處理

發(fā)現(xiàn)接地體被盜，應(yīng)及時根據(jù)原接地體形式，重新補(bǔ)埋被盜接地線，被埋的接地線與原接地網(wǎng)應(yīng)進(jìn)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(yīng)重新挖接地溝進(jìn)行重新埋設(shè)接地體，以達(dá)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(fā)現(xiàn)存在接地體圓鋼型號偏小情況的，可重新根據(jù)土壤情況及運行經(jīng)驗，重新設(shè)計接地體形式，進(jìn)行重新埋設(shè)。

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(yīng)改為四點接地，新增設(shè)的兩接地引下線應(yīng)與接地環(huán)網(wǎng)相連，連接處應(yīng)采用焊接，嚴(yán)禁采用鐵并溝線夾的方式進(jìn)行連接。

5 結(jié)語

總而言之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會生產(chǎn)和生活方面的用電需求就會越來越大，電能也已經(jīng)成為了當(dāng)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(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié)，如何使其免受雷擊成為了當(dāng)前階段行業(yè)發(fā)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(tǒng)性非常高的工程，需要因地制宜來選擇恰當(dāng)?shù)氖┕し桨福虼嗽谖磥淼陌l(fā)展中，要繼續(xù)加大對輸電線路防雷接地的研究力度，為電力事業(yè)的快速發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。