电力配电网的防雷接地设计

刘壮华，崔忠强，李宏鹏，张 彤，刘玉清

（吉林省通化市气象局，吉林 通化 134001）

电力行业高速发展，电力企业通过配电网给人们输送电能、提供电力服务，配电网建设是基础而必要的环节，需要提高对配电网建设的重视度。配电网运行过程中雷电灾害难以避免，需要从设计层面着手做好雷电预防。配电网防雷接地设计时，需要综合考虑各方面内容，通过防雷设计提高配电网运行的稳定性与安全性。

1.电力配电网防雷接地设计的重要性

电力系统的直接输送设备就是配电网，也是保证电力系统正常运行的基础保障。建设电力系统的基本要求就是可靠的配电网，其直接影响到配电网的正常运行。电力配电网运行时受到各类因素影响，如安装不当、设施老化、人为因素德国，造成电路发生安全问题。在这样的背景下，电力企业已经认识到配电网防雷的重要性，通常选择安装避雷装置以降低雷击事故发生率，但这些远远不能达到线路防雷需求。

就我国配电网防雷工程现状来说，仅仅安装防雷设备无法完全解决雷电事故。一些安装好的防雷装置受到雷击后会损坏，随后发生的雷电依然会威胁配电网的安全。经过全面分析研究，要想解决电力配电网雷击事故，就需要从根本着手，从防雷接地设计着手有效规避雷电事故，大幅度提升电力配电网防雷效果，确保电力传输事业稳步发展。

2.电力配电网的防雷接地设计存在的问题

土壤存在较高的电阻率：我国各地方电力需求量大，因此输电线路有着较大的覆盖面积。很多输电线路受到地形、规划等因素影响，需要在山区、岩石区等高电阻率地区建设。电力配电网防雷接地设施运行时，连接避雷装置与接地装置，一旦出现雷击，会通过接地装置将雷电引入到大地，避免电流破坏电力设施。但当土壤电阻率过高时，对电流传导产生阻碍作用，影响到避雷装置运行的可靠性，也就无法保障线路安全运行。

因此，配电网防雷设计时需要重视土壤电阻率高这一问题，设计人员要经过实地勘探了解实际情况，制定合适的设计方案，保证电力系统正常运行，降低雷害的损失。

防雷接地方式的不合理：电力配电网接地技术持续发展，接地方式的种类也在增加，给设计人员提供了更多可能。但实际中很多线路设计人员没有前往实地调查了解，无法掌握具体情况，设计过程中考虑不全面，加上自身专业能力欠缺，造成输电线路防雷接地设计时选择的接地方式不合理，无法切实满足线路运行的安全需求，无法完全将雷电电流导入大地，当出现雷电灾害时，杆塔顶电位升高，直接反击线路。

实际中配电网接地设计时极大可能出现接地方式不合理的情况，影响到建成后的效果，造成线路运行出现潜在安全隐患，不利于电力配电网的安全运行，影响到防雷效果。

特殊地区防雷设计问题：部分地区存在特殊的地理情况，这些地区发生雷电灾害的概率较大，如不良导电土质和良导电土质的交界处、风口处等，一旦出现雷雨天气，这些地区容易发生输电线路雷击事故，直接威胁当地供电的可靠性。同时，输电线路频繁损坏，也会造成企业经营成本增加，针对这些特殊地形，电路设计人员要综合考虑各方面因素，提高防雷接地设施的运行效果。

具体设计时，未能全面掌握地区情况，造成这些特殊区域防雷接地设计不理想，直接影响到电力企业的健康发展。

接地设计绝缘水平不足：输电线路设计过程中保证绝缘水平的关键就是绝缘子，雷雨天气中出现雷击情况后，电力线路上的低阻抗出现较大电位差，继而造成绝缘子出现闪络现象，情况严重时直接击穿绝缘子，影响到接地设施作用的发挥，继而破坏电力设施，出现大范围停电现象，不利于供电的稳定性，危害群众的生命财产安全。

因此，输电线路防雷接地设计时受到各方面因素影响，直接影响到输电线路设计的安全性，影响到最终效果，需要做好研究分析工作。

3.电力配电网的防雷接地设计的优化措施

电力配电网防雷接地设计可以从多方面着手，采取针对性的解决措施，有效控制雷电灾害。

采取措施解决土壤电阻较高问题：电力配电网防雷接地设计时，设计人员选择合适方式降低接地电阻，提高电流导入大地的效率，进一步提升土壤电阻率偏高的问题，提高线路抗雷能力。同时，随着降低杆塔接地电阻，减小雷电电流流过产生的压降。

大量研究结果表明：输电线路设置避雷线杆塔且未连接避雷线时，此时杆塔工频接地电阻需要控制在合理范围内，如表1 所示。此时，杆塔接地电阻根据表1 所示时，接地电阻与线路抗雷水平成负相关，如表2 所示。

表1 杆塔工频接地电阻与土壤电阻率之间的关系（Ω·m、Ω）

表2 输电线路耐雷水平分析

总之，输电线路设计人员需要适当降低接地电阻，显著提高线路抵御雷击水平的能力，解决土壤电阻率高的问题。

选择合适的线路接地设计：设计人员设计输电线路防雷接地时，为了全面发挥防雷接地设施的作用，保障输电线路的安全运行，这就需要设计人员选择合适的接地方式，提高设计方案的科学性。具体设计时相关人员需要全面掌握线路经过区域的环境情况，如准确掌握土壤电阻率等。以此为基础进行接地方式的选择，如果存在较低的土壤电阻率，设计人员综合考虑后直接选择自然接地方式，通过杆塔基础、拉线等方式完成防雷接地，有效控制雷击发生时杆塔接地电阻土壤增加；此外，土壤电阻率较高时要综合考虑区域情况，选择多种方式融合的接地方式，如负荷接地、外引接地等，注意接地体埋设深度，通常埋深需要≥0.8m，架空杆塔防雷接地电阻≤10Ω，提高设计方案的可行性。

特殊区域情况线路接地设计：特殊地区存在频繁的雷击现象，因此设计人员进行这类地区接地设计时，对输电线路防雷接地设计进一步完善。具体设计时设计人员可以将一条耦合地线设置在供电导线下，实现对避雷针和避雷线的分流、耦合，实现降低接地电阻的目的。同时，可以在频繁出现雷击的杆塔顶部设计相应的装置，达成保护线路的目的，通常选择在顶部设计防雷拉线。此外，设计人员还需要对线路避雷器进行合理设计，确保一旦出现雷击现象，就可以将雷击电流导入导线中，促进线路抗雷击水平的提升，也能满足特殊地区对设计方案的需求，设计人员可以根据实际情况选择合适的着手点，确保电力系统可以处于正常运行的情况。

绝缘子的接地设计分析：设计人员通过优化绝缘子设计方式提高输电线路的绝缘水平，提高防雷接地的效果，保证防雷设施的运行效果。具体设计时设计人员考虑各方面情况，选择合适的高技术优质绝缘子，从成本、使用效果方面分析后选择，方便后期维修更换，提高设计方案的可行性。就当前实际情况来说，绝缘子种类分成有机合成、陶瓷、玻璃三类，有机合成绝缘子性能稍差，但本身却有着抗击穿结构，当出现雷击时规避不可逆现象的发生，设计人员选择合适绝缘子提高线路抗雷击水平。此外，可以根据当地实际情况调整绝缘子高度，切实发挥抗雷击的效果。

做好防雷宣传工作：长期以来，农村地区在开展防雷科普宣传工作时，对于农民起到的作用并不明显，防雷科普宣传工作起到的激励效果相对于物质奖励手段并不明显，因此农村地区需要及时更新观念，改善宣传方法。另一方面，借助宣传的作用可以及时向外宣传，在内部形成正能量，满足优秀农民被尊重和被认可的精神需求。通过这种方式可以充分调动农民的内驱力。为了更好地保证宣传效率，必须保证防雷科普宣传者具备非常专业的知识和技能，同时结合企业的发展需要和特点，选择多样化的宣传方式。还要注重对宣传内容进行创新，选择深层次、多元化的内容，最好可以引发农民的共鸣感。我们应该从大局出发，贴近农民的生活，采取多样化的宣传手段来部署和开展防雷科普宣传工作。

避雷针、避雷线设计应用：电力配电网进行防雷接地设计时，一般选择避雷针、避雷线方式避雷。通过铺设避雷线，及时转移雷电电流，延长绝缘子的使用寿命，有效降低出现线路跳闸的可能，直接将雷电电路转移到大地。但具体使用时需要注意，避雷线需要布设在导线上方，将雷电直接导入到大地。一般情况下电力配电网线路密度较大，要想提升避雷线的作用，选择静电屏蔽分流处理电流，延长导线使用寿命。但避雷线的缺点在于安装成本高，如果经过区域仅是偶尔发生的雷击情况，直接选择基本避雷装置就行。

电力配电网出现雷击灾害后，一般都会引发线路跳闸现象。当一个地方跳闸情况频繁出现时，就需要安装避雷器，在保证线路正常运行的基础上直接安装避雷器。当避雷器电压不大于杆塔和导线之间的电位差时，就会直接分流，确保绝缘子正常运行。当前最为先进的避雷器就是氧化锌，这种避雷器可以直接抑制感应过雷电压，而且这种避雷器有着明显的性价比和优势，通过利用这一线路保护器，避免雷击发生后出现断线的概率。

4.结语

综上所述，就当前配电网运行事故中以雷击事故为常见，虽然不断提高对这一灾害的重视度，但依然存在一些问题，影响到防雷设施的效果。针对这一问题，需要采取合适措施，意识到防雷设计的重要性，结合实际情况给出针对性解决措施，提高配电网运行的安全性。电力配电网防雷接地设计时，需要综合考虑各方面因素，促进电力配电网的正常运行。