配电网防雷接地方案设计

广东电网公司佛山顺德供电局 何湛邦

顺德区位于副热带高压北跳登陆的前沿，相对湿度大，水汽充沛，对流旺盛，利于雷云的生成，平均年雷暴日在73.9天，个别年份超过90天，属于强雷区。在雷雨季节时，配电网遭受雷击导致停电和设备损坏事件时有发生。为了提高供电可靠性，供电部门在电网线路和设备上加装了避雷器、浪涌保护器等防雷设备。但是，在实际电网运行中，即使部分设备加装了防雷设备，仍然遭受雷击损坏现象。经过对现场实地分析，主要原因是接地网没有达到要求。防雷接地系统必须有合理而良好的接地装置，才能保证有效可靠的防雷。没有良好而可靠的接地系统，最好的防雷系统，再昂贵的防雷保护设备都无法发挥作用。

一、接地装置作用

防雷接地是避雷技术重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。

由于接地系统埋设在地面以下，一旦有腐蚀导致接地系统失效，很难检测也很难更换。从防雷的角度来考虑接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。所有的防雷针和各类防雷保安器，都是通过接地系统把雷电流引入大地，而起到防雷作用的。因此建设可靠的地网，是防雷系统建设的首要任务。

二、接地网设计要求

1.地网建设地点应选择在距电能表箱周围较近的潮湿、土壤电阻率较低的地方，这样比较容易满足接地电阻的要求，节约成本；同时还应尽量避开干燥、有腐蚀性物质的地方。

2.建设电能表的接地的方法可以使用因地制宜的方法实施，可以开挖的地方尽量使用传统省钱的方法（热镀锌角钢）；根据现场实地和施工具体情况，可采用不同的地网形状。在城区等地可采用的接地方式有单组接地，一字形两组或多组并联接地，环型接地网是最好的。

3.在城区接地网施工时应最大限度避免开挖，从而避免影响交通和市政。在土壤电阻率比较低的地方，尽量做到单组接地极就可满足接地电阻的要求。在土壤电阻率较高的条件下，可适当采用多组接地极并联方式，但在城区要避免开挖工作过多情况。

4.注意使接地体与金属物体或电缆之间保持一定距离，如果距离不够，应把它们用金属连接成电气通路，以免发生击穿。

5.防雷引下线与接地网连接时(与接地极直接连接或与水平接地线连接)，为确保连接质量，接头处不因时间推移而老化，松脱等应采用电焊或放热焊接的方式进行。

6.接地体埋设深度不应小于0.6-0.8m，做人工接地时接地极尽量相对接地引线对称摆设接地极，这样符合雷电放电时的对称效应；

7.地网引接线采用多股铜线或钢绞线，接地体到立杆的接地引线要不能过长，当接地引线延伸的长度L〉60m后，利用情况很差，只有0.55的利用率。埋设时应避开污水管道和水沟，并预留接地断接卡或端子，便于测量地阻。

8.接地导线必须采用铜芯导线以降低高频阻抗，接地线尽量粗和短，不得使用铝材，保护地线应选用黄绿双色相间的塑料绝缘导线，所有的外露连接头注意防腐处理，接地线两端的连接点应确保电气接触良好、牢固，接地线端使用小铜排接线，便于维护和汇流，使用铜片(铜耳)端接接头处；接地引线不宜与信号线平行走线或相互缠绕；接地线严禁从户外架空引入，必须全程埋地或室内走线。

9.为避免接地网的腐蚀，接地极应采用热镀锌角钢或铜镀钢接地棒和镀镍锘铜钢棒；铜镀钢棒或镀镍锘铜钢棒打深时，表面铜层不得有翘皮，脱落和开裂现象。垂直接地极施工时，接地棒之间应采用铜质连接线连接，并通过电动工具，气锤或铁锤能方便打入地下。

10.当需要设计多个地网时，应使所有地网连接在一起，形成等电位。

11.设备接地要求：接入网设备以及配套设备的正常不带电的金属部件均应做保护接地；不得利用其他设备作为接地线电气连通的组成部分；电缆的外导体和屏蔽电缆的屏蔽层两端，均应尽量和所连接设备的金属机壳的外表面保持良好的电气接触。

图1

图2

图3

图4

三、接地网施工程序

施工前首先要充分了解施工现场的地形地貌、地质结构，然后根据现场情况定出各处接地极的孔位和连接导体沟槽，再进行施工安装。注意避开电缆沟、管道和其它导电装置，施工前要向建设单位提出书面申请，同意动工方可进行。

1.挖沟：合理使用挖掘工具，采取逐层下挖法，沟槽深度至少0.8米，沟槽宽度以能挖深为宜。

2.打入：采用适当工具打入角钢接地极或快装接地极。角钢接地极和快装接地极埋深0.65米以下，即接地极头部平沟槽底部。

3.连接：把安装好的角钢接地极用4×40mm扁钢连接起来，形成网状；全部连接均采用焊接。把安装好的快装接地极用多股铜线相连，全部连接采用放热焊接。

4.引入：将接地系统接到设备箱。

5.回填：先填净土，逐层夯实，整理好路面。

四、两种接地方法说明

1.接地方法使用传统热镀锌角钢

人工接地极在焊接前，应先挖人工地沟，地沟的上宽为0.8米，下宽为0.5米，深度大于0.8米。人工接地体垂直地极采用∠50×5×2000的热镀锌角钢，水平地极采用￠12的热镀锌圆钢，垂直接地极间距为大于4米，埋深大于0.6米，安装时，用大锤将垂直接地体打入地下，在进行垂直接地极与水平接地极焊接时，水平地极的￠12的热镀锌圆钢应与垂直地极的顶面端部距离50mm，焊接时应双面满焊，水平接地极在接长时，搭接长度不小于80mm，两端部焊接，应双面满焊，焊后经检验合格后，用沥青油进行防腐处理。使用此方法使用寿命长达30年，施工适合方便开挖的地方施工，综合成本较低,见图1。

2.快装接地极方法（铜包钢或镀镍锘合金铜包钢）

用专用地极套筒能一根接力一根往地底下打，相当防雷接地的深井施工法(如图2)，既耐腐蚀又避免大量的开挖，镀镍锘合金或镀铜钢棒利用电的趋肤效应能够使电流更快地流散消失；接线端子放热焊；施工优点是施工快，适合不方便开挖的地方施工，比如大理石和水泥路面开挖成本昂贵时实用此法非常实用，但综合成本稍贵，使用寿命在25年左右。

放热焊接：是通过化学反应产生的热量，将需连接的各种金属进行溶接。金属间的复合介面是分子连接，无残留物，结合面不会出现腐蚀现象。焊接过程不需要外部电源和热源。

放热焊接：能产生一个溶接点，其性能优于电焊连接，更优于用机械压力把导线作表面连通的压接。由于它是一种分子结合，因此焊接点即使在最严酷的条件下，也不会出现松脱或腐蚀的现象而引致电阻增大。可取代传统的导线连接方法：电焊、用螺栓与螺母、线耳和压接。

五、接地电阻的测量方法

电极的布置如图3所示。电流极与接地网边缘之间的距离d1，一般取接地网最大对角线长度D的4-5倍，以使其间的电位分布出现一平缓区段。在一般情况下，电压极与接地网边缘之间的距离d2约为电流极到接地网的距离d1的50-60%。测量时，将电压极沿接地网和电流极的连线移动三次，每次移动距离为d1的5%左右，如三次测得的电阻值接近即可。

如d1取4D-5D有困难，在土壤电阻率较均匀的地区d1可取2D，d2取D；在土壤电阻率不均匀的地区或域区，d1可取3D，d2取1.7D.

电压极、电流极也可采用如图3所示的三角形布置方法。一般取d2=d1≥2D，夹角约为30°。

测量注意事项：

1.电流极、电压极应布置在与线路或地下金属管道垂直的方向上。

2.应避免在雨后立即测量接地电阻。

3.采用交流电流表-电压表法时，电极的布置宜采用上图所示的方法。

六、设计参照规范见下表