输电线路防雷接地措施的重要性及其维护

何小玉

国网四川省电力公司检修公司 四川成都 610000

在输电线路实际运行的过程中，雷击会给整个输电线路的完整性和运行的稳定性带来巨大的影响，且对于野外运行的输电线路来说，雷击问题非常的频繁，因此是一项非常严重的自然灾害类型。雷击问题的产生与输电线路的架设环境之间有着非常密切的联系，尤其是在地势空旷区域，雷击问题的发生最为频繁。因此，为了使输电线路的稳定运行得到可靠的保障，降低雷击事故的发生概率，电力企业在输电线路架设的过程中，非常重视对输电线路的防雷接地保护，并且在输电线路的运行维护过程中不断完善各项防雷接地保护措施。

1 输电线路防雷接地的重要性

1.1 对输电线路以及电力设备进行保护

由于大多数输电线路都是长期暴露在野外环境中的，因此在夏季多雨季节里，就非常容易受到雷电的干扰，从以往的雷击事故来看，输电线路杆塔接地电阻是影响线路耐雷水平，减少线路雷击跳闸率的重要因素。主要是由于雷击塔顶或避雷线时，雷电流通过杆塔接地装置入地，若接地电阻值偏高，会产生较高的反击电压引发事故。全国每年由于输电线路杆塔接地不良，而引起的雷击跳闸事故占绝大多数，造成了一定的经济损失。为了降低雷击故障发生的概率，确保输电网架的可靠的运行，在输电线路架设的过程中，必须要能够对防雷接地技术进行灵活的运用，从而做好全面的防雷接地措施。通过对防雷接地技术的科学运用，能够使输电线路的防雷接地性能得到显著的提升，进而使电气设备的安全运行得到可靠的保证[1]。

1.2 有效预防雷击停电事故

雷电活动具有偶然性，输电线路的防雷措施主要包括：避雷针（线）、避雷器、接地网降阻、不平衡绝缘等。前面三种措施一般需要配套使用，避雷针（线）作为引雷装置，避免雷电直击杆塔和输电线路，避雷器作为过电压能量吸收器，与被保护设备并联运行，提前于被保护设备释放能量。这些雷电流或过电压均通过接地网向大地释放，因此良好的接地网是输电线路防雷接地研究的关键，对预防停电事故也有着积极有效的作用[2]。

1.3 对人类的生产和人身安全进行保护

在做好全面的防雷接地措施之后，就会使整个输电线路的雷击故障发生概率大大降低，相关电气设备运行的安全性也会大大增加，对人们的生产生活能够产生非常有效的保护。在输电线路防雷接地设备安装工作开展的过程中，需要将相关装置与避雷线之间进行连接，从而能够使防雷性能得到切实的提升[2]。

2 输电线路防雷接地措施分析

降低杆塔接地电阻是输电线路防雷的根本，是提高反击耐雷水平、降低反击跳闸率的最根本有效方法，必须长期不懈的坚持。目前，降低杆塔接地电阻的措施有增加水平接地体、垂直接地体、铜镀钢、石墨绳、石墨烯接地体等。各种措施的投资和维护成本及效果各不相同：

水平接地体：杆塔所处的地方允许水平放射接地体时，优先采用水平放射的方式，典型结果是方框带射线，方位根据现场实际情况而定。在接地体设计中，通常随着土壤电阻率的增加，接地体射线尺寸逐渐增长。然而，接地体射线越长，在冲击电流下的阻抗越大，接地体射线长度的降阻效果存在极限值。对于杆塔的接地电阻率很高，附近有导电良好的土壤及湖泊、河流等，可采用外引接地线的方式来降低杆塔接地电阻，但长度不宜超过100米。

深埋接地体：当地下深处的土壤和水电阻率较低时，可采用深埋接地体来降低接地电阻值，这种方法对含砂土壤地区最为有效。同时接地极深埋，可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻率。接地体附近如有金属矿体，可将接地极插入矿体内，借以扩大接地极的尺寸。在选择埋设地点时，可以优先选择地下水位较丰富及地下水位较高的地方；杆塔附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体上，利用矿体来延长或扩大接地体的几何尺寸；利用山岩的裂缝，插入接地极并灌入降阻剂。

垂直接地体：垂直接地体是沿着垂直方向将接地体长度延长，以达到降阻的目的。垂直接地体的效果较好，但现场施工难，输电线路杆塔多位于山区，特别位于岩石地带的杆塔，垂直接地体的施工极为困难并且钻井费用较为昂贵。所以对杆塔接地的接地体一般以水平接地体为主，以垂直接地体为辅，垂直接地体一般设置在水平接地体的顶点，或水平接地体中间容易打入的位置[3]。

降阻剂技术：降阻剂主要分为化学降阻剂和物理降阻剂两大类。早期降阻剂多以化学降阻剂为主，如以石墨粉或NaCl加木炭为导电剂的降阻剂，其导电物质易溶于水，会逐渐随着雨水流失，并且Cl-会腐蚀钢接地体。为增强降阻剂的稳定性，后续又研制出聚乙酰胺等合成树脂配制的有机化学降阻剂及以膨胀土为基底的无机化学降阻剂。但化学降阻剂以电解质为导电主体，不可避免地存在电解质的流失和对接地装置的腐蚀等问题。随后，物理降阻剂问世，物理降阻剂是以非电解质固体粉末为导电材料，并以强碱弱酸为胶凝物。膨润土主要以钙基膨润土和钠基膨润土居多。根据近年来投运的线路，部分线路在投运初期接地电阻较小，随着运行年限增加，接地电阻变大后，雷击故障也凸显。是否应用降阻剂在输电线路接地治理中一直存有争议。

接地模块技术：接地模块一般由导电性、稳定性较好的非金属材料和电解物质组成。相比金属材料而言，非金属接地模块有效的降低了接地体与土壤的接触电阻。同时相对降阻剂，它对环境无污染。但是这种方法也存在模块之间的相互屏蔽、以及在雷电流作用下通流能力较差等方面问题，因此，该方法须在不宜开展前述整治方案的情况下慎用。

使用新型杆塔接地装置材料：如热镀锌钢、铜覆钢、石墨基柔性接地材料，降低普通钢材在土壤中的腐蚀程度，使得接地网在土壤中有更好的泄流能力。

对于线路运行维护中发现的杆塔接地装置存在缺陷，应按照以上推荐的降低杆塔接地电阻的措施，根据不同情况采用独立或综合措施进行接地网（体）降阻。

适当进行土壤更换降低杆塔电阻：

对于山区的输电线路来说，输电线路土壤砂石较多湿润泥土含量较少，杆塔接地电阻较大，容易发生雷击反击的情况。为确保接地网较低的土壤电阻率，可以通过增加接地网埋设深度、更换掉原来砂石含量较多的土壤重新选择土壤较多含水量充足的优质土壤（如：黏土、黑土），但是该方法施工作业量大，资金耗费较多，这样对降低接地阻抗和雷击电流的疏通都有着非常显著的作用[4]。

3 输电线路防雷接地的维护策略

3.1 做好充分的线路检查与管理

在输电线路防雷接地措施做好之后，为了使其能够充分发挥出防雷能力，需要加强对输电线路防雷接地的维护管理，在整个维护管理工作开展的过程中，首先要做的就是结合输电线路的相关特点，制定科学、完善的管理和维护制度，从而能够使输电线路运行的稳定性和可靠性得到大幅的提升。除此之外，还需要结合输电线路所处地区的地理环境和气候环境，对维护管理工作的方案和频率进行确定，同时要加强对一些重点环节的维护管理，如果在是恶劣的季节下，要能够适当加大巡查的次数。在巡查的工程中，要注意做好详细的信息记录工作，在日常维护巡查的过程中，要能够定期对线路周围的异物进行清除，并对绝缘子进行擦拭。

3.2 做好输电线路杆塔接地电阻测试工作

线路运维单位应在雷雨季节前使用钳法、摇表法等方式进行日常杆塔接地电阻测试工作，运行10年以下的线路杆塔每5年应测试一次接地电阻，运行10年以上的每3年测试一次杆塔接地电阻；进出变电站或电厂升压站2公里线段杆塔每2年测量一次。接地电阻测量应安排在干燥季节（一般在当年10月至次年2月）进行，不应在雨后立即进行。

3.3 不断改造防雷接地装置

随着科学技术的不断发展，防雷接地技术也在不断优化、创新的过程中，为了使防雷接地装置的防雷效果得到进一步的提升，电力企业要能够继续加大对防雷接地技术以及相关装置的研究力度，在现有技术装备的基础上进行不断地改造升级，从而能够使输电线路中的防雷接地装置具有更强的防雷能力，使输电线路能够始终处于稳定的运行状态中[5]。

3.4 定期清理防雷接地装置

由于输电线路的防雷接地装置，长期处于室外环境，因此非常容易受到外界环境的影响，锈蚀就是主要的影响因素之一，如果防雷接地装置的表面有过多的锈蚀，也会在一定程度上降低接地装置对雷电流的泄流能力。因此，电力企业必须要能够定期组织工作人员，对输电线路的防雷接地装置进行维护清理，从而使其能够保持良好的运行状态。

4 输电线路杆塔接地网（体）修复整治措施

4.1 腐蚀环境的处理方案

腐蚀地段的杆塔接地装置，其圆钢直径应比一般规定加大一级，即腐蚀杆塔的接地圆钢直径不得小于Ø12。腐蚀较为严重时，最好采用镀锌圆钢。接地引下线与接地体焊接后，应进行防腐处理，即先除去焊渣，再刷防锈漆、再刷面漆，再用玻璃丝皮和沥清进行包裹。

4.2 接地体锈蚀的处理

所有与埋地接地体连接的杆塔接地引下线均应热浸镀锌。对接地圆钢锈蚀后截面低于原来80%的，应进行更换并重新敷设。

4.3 接地体遭外力破坏及外露处理

发现接地体被盗，应及时根据原接地体形式，重新补埋被盗接地线，被埋的接地线与原接地网应进行可靠连接（焊接），并作防锈处理。接地体外露（或埋深不够的）时，可采用回填土的方式处理；对因水土流失造成的，应重新挖接地沟进行重新埋设接地体，以达到运行要求。

4.4 接地体圆钢型号偏小

对于老旧线路的接地装置，发现存在接地体圆钢型号偏小情况的，可重新根据土壤情况及运行经验，重新设计接地体形式，进行重新埋设。

4.5 同塔双回或多回线路杆塔接地处理

同塔双回或多回线路杆塔原为两点接地的应改为四点接地，新增设的两接地引下线应与接地环网相连，连接处应采用焊接，严禁采用铁并沟线夹的方式进行连接。

5 结语

总而言之，随着社会经济的快速发展，社会生产和生活方面的用电需求就会越来越大，电能也已经成为了当前阶段最重要的能源形式之一。而输电线路作为整个供电系统最为重要的环节，如何使其免受雷击成为了当前阶段行业发展的热门话题，对于输电线路的防雷接地工作来说，其本身是一个系统性非常高的工程，需要因地制宜来选择恰当的施工方案，因此在未来的发展中，要继续加大对输电线路防雷接地的研究力度，为电力事业的快速发展奠定坚实的基础。