袁 琦，羅焓杰

（湖南科鑫電力設(shè)計(jì)有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

輸電線路防雷主要是為了避免雷電反擊、繞擊對導(dǎo)線、絕緣子和OPGW造成嚴(yán)重?fù)p害，降低雷擊跳閘發(fā)生率，確保線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。輸電線路接地主要是避免雷電流以及電力系統(tǒng)故障電流產(chǎn)生危害影響，為其提供必要的泄流通道，降低電磁暫態(tài)現(xiàn)象對線路絕緣造成的損害，確保人員與設(shè)備的整體安全[1]。

輸電線路桿塔接地裝置作為輸電線路十分關(guān)鍵的構(gòu)成部分，是接地體和接地引下線的總稱。該裝置的作用是使雷電流有效泄入大地，確保線路設(shè)備絕緣，降低線路產(chǎn)生的雷擊跳閘概率，增強(qiáng)線路運(yùn)行穩(wěn)定與安全，防止跨步電壓對人員造成人身傷害。

1 防雷采用的方法

防雷擊的方法主要包括架設(shè)雙避雷線、減小桿塔接地電阻、設(shè)置線路避雷器、架設(shè)耦合地線及設(shè)置側(cè)向避雷針等。

1.1 架設(shè)雙避雷線、減小桿塔接地電阻

按照規(guī)范，110 kV及以上高壓輸電線路全線應(yīng)架設(shè)雙避雷線。桿塔上兩根避雷線之間的距離，不應(yīng)超過避雷線與導(dǎo)線間垂直距離的5倍。

桿塔沖擊接地電阻對雷擊跳閘率的影響也很大。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，隨著沖擊接地電阻的增大，輸電線路反擊跳閘率將增加。因此，應(yīng)盡可能降低桿塔沖擊接地電阻，以提高線路反擊耐雷水平。

1.2 設(shè)置線路避雷器

設(shè)置線路型避雷器，能夠使線路防雷性能得到明顯增強(qiáng)。若線路產(chǎn)生被雷擊情況，雷電流分流將產(chǎn)生相應(yīng)的變化，部分通過避雷線作用被鄰近桿塔有效吸收，剩余則通過塔體本身流入大地。若雷電流較大，避雷器則能夠起到分流作用，使大量雷電流能夠被導(dǎo)線吸收，然后被鄰近桿塔分散吸收。雷電流通過避雷線與導(dǎo)線，因?yàn)閷?dǎo)線彼此之間存在電子感應(yīng)，位于導(dǎo)線同避雷線出現(xiàn)耦合分量。避雷器同避雷線進(jìn)行比較，分流效果明顯，分流出現(xiàn)的耦合作用能夠使導(dǎo)線電位出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，導(dǎo)致導(dǎo)線同桿塔頂部位置存在的電位差明顯低于絕緣子串存在的閃絡(luò)電壓，以確保絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象?；诖耍芾灼鞣览鬃饔檬挚煽?。線路避雷器安裝如圖1所示。

圖1 線路避雷器安裝示意圖

近年來，金屬氧化物避雷器得到快速普及推廣與應(yīng)用，且防雷效果良好，生產(chǎn)成本低廉。對110 kV及以上電壓等級的輸電線路設(shè)置避雷器后，能夠大大提升桿塔的耐雷能力，降低閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.3 架設(shè)耦合地線

耦合地線既有避雷線的分流作用，又有避雷線的耦合作用。架設(shè)耦合地線能使桿塔分流系數(shù)得到明顯減小，尤其是接地電阻值較大的情況下，能夠快速將雷電流傳至相鄰桿塔接地裝置進(jìn)行散流處理，以減小塔頂電位。雷擊塔頂時，還能夠在導(dǎo)線上形成更高的感應(yīng)電壓，以降低絕緣子串承受的沖擊電壓。無法有效減小桿塔接地電阻的情況下，通過架設(shè)耦合地線的方式，位于導(dǎo)線下放位置設(shè)置接地線。耦合地線能夠有效減小線路出現(xiàn)雷擊跳閘現(xiàn)象的概率。

1.4 設(shè)置側(cè)向避雷針

側(cè)向避雷針對線路的保護(hù)原理是：當(dāng)雷云中的先導(dǎo)放電朝地面位置發(fā)展且同地面達(dá)到相應(yīng)距離時，避雷針對先導(dǎo)通道存在的電場產(chǎn)生作用，使其出現(xiàn)畸變，導(dǎo)致雷云內(nèi)部存在的電荷被有效引至避雷針，并全部泄入大地。出現(xiàn)繞擊情況時雷電可能會繞過避雷針直接擊中線路，因此在鐵塔避雷線上設(shè)置防繞擊避雷針成為避免產(chǎn)生繞擊的重要手段之一。防繞擊側(cè)向避雷針能夠明顯縮短閃擊距離，避免雷電繞過避雷針等對線路造成破壞[2]。

針對建成并投入運(yùn)行的輸電線路，調(diào)整避雷線數(shù)量以及保護(hù)角難度大，還需花費(fèi)較大人力物力，且避雷針同避雷線相比較，可以形成迎面放電，對下行先導(dǎo)形成有效攔截，具備良好的引雷能力。此外，針形結(jié)構(gòu)可以對繞擊弱雷形成有效吸引，并對高層的強(qiáng)雷不形成吸引，所以在桿塔橫擔(dān)上設(shè)置側(cè)向避雷針，既節(jié)約成本，又具備良好的實(shí)用性。

2 接地采用的方法

2.1 立體環(huán)狀均壓接地裝置

本接地裝置是通過內(nèi)環(huán)與外圍均壓接地裝置共同組成，實(shí)現(xiàn)降低桿塔接地電阻以及均壓的效果。其中，內(nèi)環(huán)由四個塔基接地裝置構(gòu)成，塔基接地裝置分為上、中、下三部分。上部接地裝置通過圓鋼形成立體圓柱狀，中間加入降阻劑或是回填土，圓柱半徑約為0.2 m；中部是垂直方向設(shè)置的連接體，材料通常為鋼材質(zhì)，高度保持在0.8 m左右；下部是在圓環(huán)以及圓環(huán)結(jié)構(gòu)外邊緣位置焊接的水平放射極。為增加接地體實(shí)際長度，提高散流水平，可以向立體環(huán)狀裝置的底部四個側(cè)面以及與基礎(chǔ)的空隙中填入符合要求的細(xì)土或是降阻劑。圖2為均壓接地裝置整體結(jié)構(gòu)俯視圖（左）與立體環(huán)狀接地體設(shè)計(jì)圖（右）。

2.2 立體環(huán)狀均壓接地裝置的特點(diǎn)

2.2.1 增大接地裝置的導(dǎo)電截面

利用自立式鐵塔基礎(chǔ)作為自然接地方法中采用立體均壓接地裝置包裹于基礎(chǔ)周圍的方法，能夠使桿塔基礎(chǔ)橫截面積得到顯著增加，并使接地導(dǎo)體同土壤彼此之間的接觸面積得到明顯增加，從而使得有效導(dǎo)電截面范圍變大，起到降低接地電阻的目的。

圖2 均壓接地裝置整體結(jié)構(gòu)俯視圖與立體環(huán)狀接地體設(shè)計(jì)圖

2.2.2 改善接地體對故障電流的散流效果

本接地裝置通過散流性能優(yōu)秀穩(wěn)定且半徑為8 mm的圓鋼在桿塔基礎(chǔ)四周進(jìn)行焊接而成。接地裝置通過鋼筋籠和混凝土基礎(chǔ)構(gòu)成，由于金屬屬于優(yōu)良導(dǎo)體，兩者同土壤彼此之間產(chǎn)生直接接觸。存在的接觸與散流電阻進(jìn)行比較，得知鋼筋籠實(shí)際電阻明顯較小；在立體環(huán)狀接地裝置周圍添加符合性能要求的降阻劑后，會使基礎(chǔ)附近區(qū)域土壤電阻率發(fā)生改變[3]。此外，由于裝置底層位置采用水平放射極，更加能夠增大接地裝置的有效散流半徑以及通道。基于此，將桿塔設(shè)置成自然接地體，能夠使雷電流等問題散流效果得到有效改善。

2.2.3 節(jié)約空間，施工方便

對于降阻裝置，通過將桿塔基礎(chǔ)設(shè)置成自然接地體；對于水平放射形接地極施工操作難度較大的位置區(qū)域，本接地裝置能夠充分發(fā)降阻效果。施工操作階段，僅需在現(xiàn)有基礎(chǔ)基坑四周位置進(jìn)行施工，開挖少量多余土方；針對新建線路桿塔基礎(chǔ)，能夠同基礎(chǔ)進(jìn)行同步施工，不用二次開挖。即使在空間狹窄的塔位，也能夠滿足規(guī)程規(guī)范要求的降阻效果，提高了施工效率。

3 結(jié) 論

高壓輸電線路的安全運(yùn)行對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性具有十分重要的影響。隨著電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)速度的提升，輸電線路覆蓋區(qū)域地形地貌逐漸復(fù)雜化、多元化，因此需根據(jù)不同的地形條件與環(huán)境因素等情況進(jìn)行分析，設(shè)置科學(xué)合理的防雷接地措施。