高壓架空線路鐵塔防雷接地設(shè)計(jì)方案

雷電是自然界一種常見的放電現(xiàn)象，自然界里每年都有幾百萬次的閃電，每年雷電造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)流失，僅次于水災(zāi)而大于其他的任何災(zāi)害。隨著國民經(jīng)濟(jì)的大幅度增長，人民生產(chǎn)生活層次的不斷提高，對(duì)消費(fèi)用電的需求量直線上升，從而推動(dòng)了電力產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，走上了一個(gè)新的高度。電網(wǎng)面積覆蓋越來越廣，密度越來越大，電網(wǎng)容量不斷增大，輸送電技術(shù)也不斷進(jìn)步，對(duì)于輸電線路的建設(shè)將是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，使命重大。其建設(shè)過程中的防雷保護(hù)也就成為一個(gè)越來越重要的課題擺在我們的面前。九十年代是防雷工作大發(fā)展的十年，國際上國際電工委員會(huì)頒布了IEC系列防雷標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)也頒布了基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的國標(biāo)，各相關(guān)行業(yè)也將防雷要求列入標(biāo)準(zhǔn)。電力部門對(duì)于預(yù)防雷電的危害，也頒布了許多關(guān)于電力設(shè)施保護(hù)、電力建設(shè)防雷新標(biāo)準(zhǔn)。雷電的危害主要有三方面：直擊雷、感應(yīng)雷和雷電過電壓侵入。電力系統(tǒng)的高壓架空線路中，直擊雷的危害最大最明顯，其主要集中于線路中的鐵塔。一般的架空線路都采用了避雷線防護(hù)，根據(jù)電壓等級(jí)，35kV線路不宜全線架設(shè)避雷線，一般在變電所的進(jìn)線段架設(shè)1?2km的避雷線，同時(shí)在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地段架設(shè)避雷線，或者安裝線路金屬氧化物避雷器；110kV線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，山區(qū)應(yīng)采用雙避雷線；但在年平均雷暴日數(shù)不超過15日或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明雷電活動(dòng)輕微的地區(qū)，可不架設(shè)避雷線；220kV線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，同時(shí)應(yīng)采用雙避雷線。通常在架空線路雷防護(hù)工程上，往往要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱，地形地貌特點(diǎn)及土壤電阻率的高低等情況，其中線路中的鐵塔防雷接地尤為重要與關(guān)鍵。本方案主要是針對(duì)高壓架空線路中鐵塔的保護(hù)防雷，采用接地防雷方式，主要是引下線與接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)。將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極或地網(wǎng)稱為接地。連接到接地極的導(dǎo)線稱為接地線。一個(gè)接地裝置正確與合理，不僅能為有效防雷提供保障，還能降低工程的建設(shè)成本，不過也是電力系統(tǒng)中一直攻關(guān)的難題。高壓架空線一般組成有：高壓輸電線、避雷線、避雷器及鐵塔本體，本方案重點(diǎn)針對(duì)危害最常見的直擊雷而設(shè)計(jì)，采用直接接地制式。一、 引下線的設(shè)計(jì)輸電鐵塔所處位置不定，相對(duì)高度較高，受直擊雷影響明顯而維護(hù)工程又比較艱巨。線路中引下線主要包括避雷線的引下線，高壓輸電線防雷裝備保護(hù)引線。根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，避雷線引下線可采用鐵塔作為引線，鐵塔有良好的接地，只需保證引線與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理；鐵塔采用四角引線連接到地網(wǎng)接點(diǎn)。各相線的避雷保護(hù)器引線也同樣可以采用此方法，但注意的是要確保引線連接的正確與科學(xué)，各連接點(diǎn)電氣接觸良好，一般選用導(dǎo)線截面為35-95mm2的多股銅導(dǎo)線。高壓架空線路鐵塔的接地裝置可采用下列模式：a） 在土壤電阻率p<100Q*m的潮濕地區(qū)，可利用鐵塔自然接地。對(duì)發(fā)電廠、變電站的進(jìn)線段應(yīng)另設(shè)雷電保護(hù)接地裝置。在居民區(qū)，當(dāng)自然接地電阻符合要求時(shí)，可不設(shè)人工接地裝置。b） 在土壤電阻率100Q*m〈p<300Q*m的地區(qū)，除了利用鐵塔的自然接地外，并應(yīng)增設(shè)人工接地裝備，接地極埋深不宜小于0.6m。c） 在土壤電阻率300Q*m〈p<2000Q*m的地區(qū)，可采用水平敷設(shè)的接地裝置，接地極埋深不宜少于0.5m。d） 在土壤電阻率p〉2000Q*m的地區(qū)，可采用6~8根總長度不超過500m的放射線接地極或者連續(xù)伸長接地極長短結(jié)合的方式。接地極埋深不宜小于0.3m。還可以采用引外接地或其他措施。e） 居民區(qū)和水田中的接地裝置，宜圍繞鐵塔基礎(chǔ)敷設(shè)成閉合環(huán)形。架空線路鐵塔的接地線及連接方式符合DL/T620-1997〈交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合〉的要求。二、 地網(wǎng)的設(shè)計(jì)要布置一個(gè)合理的接地網(wǎng)不僅僅是依靠豐富正確的理論計(jì)算，還應(yīng)該從不斷的實(shí)踐中去總結(jié)探索。接地電阻是表示接地體接地狀態(tài)是否良好的主要指標(biāo)，通常架空線路鐵塔的接地電阻不宜大于30Q。（一般所指的是工頻接地電阻）接地系統(tǒng)的電阻一般由幾部分電阻的總和：（1）土壤電阻，即從接地極處土壤向遠(yuǎn)處擴(kuò)散的電流所經(jīng)過的路徑的電阻。（2）土壤和接地體之間的接觸電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地引線、地線盤或接地匯流排以及接地配線系統(tǒng)中采用的導(dǎo)線電阻。其中起決定作用的是接地體附近的土壤電阻。土壤電阻的大小一般由土壤電阻率表示。土壤電阻率一般以1cm3的土壤電阻表示。土壤的電阻率主要由土壤中的含水量和本身的電阻率來決定，決定土壤電阻率的因素主要有：土壤的類型、溶解在土壤中的鹽和化合物、土壤中的溶解鹽的濃度、含水量、溫度、土壤物質(zhì)的顆粒大小和顆粒大小的分布、密集性和壓力、電暈作用。通常鐵塔的接地電阻標(biāo)準(zhǔn)如下表：地壤電阻率（Q?m）100及以下100以上至500500以上至1000工頻接地電阻（Q）101520~30各接地裝置應(yīng)利用直接埋入地中或水中的自然接地極，當(dāng)利用自然接地極和引外接地裝置時(shí)，應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)于接地網(wǎng)相連接。按YD5668-98地網(wǎng)的布置要求，根據(jù)IEC電氣標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)不同的地理環(huán)境，一般采用聯(lián)合地網(wǎng)布置方式。按照這種方式布置的地網(wǎng)，其接地電阻為：設(shè)p為土壤率，s為地網(wǎng)面積，p為用地阻儀實(shí)測數(shù)值，R為現(xiàn)地網(wǎng)的接地電阻，可根據(jù)近似推算公式p2R/s，可得出地網(wǎng)面積。地網(wǎng)接地極網(wǎng)狀布置，埋深0.8m，垂直接地體長為2.5m，在地網(wǎng)的均分點(diǎn)上分別引處四條地網(wǎng)測試極到地面，以便檢測地網(wǎng)情況。鐵塔接地引線通過四只腳與地網(wǎng)相連，確保電氣連接良好，引線經(jīng)過保護(hù)處理，采用PVC套管套裝。地網(wǎng)的形狀也不是固定的，可以多樣化，具體應(yīng)根據(jù)氣候、地形、地理環(huán)境，因地制宜。地理環(huán)境的不同決定了地質(zhì)的不同，從而土壤率也明顯差異。一般軟性土壤地阻相對(duì)小，對(duì)地網(wǎng)的要求相對(duì)比較低，較小的成本就能保障良好的接地性能，而相對(duì)硬質(zhì)土壤比如巖石、多巖山地，地阻很高，為保障良好的接地防雷，對(duì)地網(wǎng)的要求也相對(duì)較高，同時(shí)對(duì)地網(wǎng)的設(shè)計(jì)鋪設(shè)也造成一定程度上的影響。具體電阻率參考下表：類別名稱電阻率近似值Q?m不同情況下電阻率的變化范圍Q?m較濕時(shí)較干時(shí)地下水含鹽堿時(shí)土陶黏土105-2010-1003-10泥炭、泥灰?guī)r、沼澤地2010-3050-3003-30搗碎的木炭40 黑土、園田土、陶土5030-10050-30010-30白堊土、黏土6030-10050-30010-30砂質(zhì)粘土10030-30080-100010-80黃土200100-20025030含砂粘土、砂土300100-10001000以上30-100河灘中的砂——300 煤——350 土多石土壤400 上層風(fēng)化粘土，下層頁巖500 表層土夾石、下層礫石600 砂砂、砂礫1000250-10001000-2500砂層深度大于10m、地下水較深草原、底層多巖石1000 巖石礫石、碎石5000 多巖山地5000 花崗巖200000 混凝土在水中40-55 在濕土中100-200 在干土中500-1300 在干燥的大氣中12000-18000 礦金屬礦石0.01-1 整個(gè)地網(wǎng)由接地極，連接體及接地線連接而成。接地引線為96mm2銅質(zhì)多股電纜連接地網(wǎng)與鐵塔之間，電氣連接良好，并進(jìn)行防機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕處理。接地線與接地極采用焊接技術(shù)，接地線與鐵塔采用螺栓連接。整個(gè)地極采用我公司開發(fā)的CP型電解離子接地系統(tǒng)，低成本，高性能，并提供全方位服務(wù)。CP型離子接地系統(tǒng)采用了保濕配方技術(shù)、離子緩釋技術(shù)、潛深鏡像技術(shù)、長效降阻技術(shù)等當(dāng)代接地技術(shù)中四大前沿科學(xué)技術(shù)，最大程度解決了降阻性、耐腐性和成本問題，使得CP型產(chǎn)品在各項(xiàng)接地性能和適應(yīng)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。1、 運(yùn)用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)，與同等性能設(shè)備比較價(jià)格下降25%--50%；2、 獨(dú)特的離子緩釋技術(shù)與抗腐蝕性能，使接地阻值隨著時(shí)間的推移而越來越低，與傳統(tǒng)接地形成鮮明對(duì)比。3、長效成本低。綜合性價(jià)比是傳統(tǒng)接地的33%（傳統(tǒng)接地兩年一更換，本產(chǎn)品30年免維護(hù)）；4、適用于不同的地質(zhì)條件，在黑土、黃土、鹽堿土、垃圾土、回填土、風(fēng)化沙土、細(xì)沙土、黏土、山地通過優(yōu)質(zhì)的施工工藝均能達(dá)到良好的接地降阻效果。傳統(tǒng)接地在不同的地質(zhì)條件下施工具有很大的局限性，并產(chǎn)生高昂的施工費(fèi)用。5、 價(jià)格適中，在各應(yīng)用領(lǐng)域均能被普遍接受。采用我公司的CP型離子接地系統(tǒng)，能夠最大程度得降低接地電阻，高效能得預(yù)防雷電危害，確保設(shè)備設(shè)施得正常。具體可參考我公司測試數(shù)據(jù)：1234100<1.9<1.1<0.7<0.5200<2.9<2.3<2.0<1.1300<5.9<3.4<2.5<1.7400<7.9<4.6<3.3<2.3500<9.9<5.8<4.2<2.9600<11.8<6.9<4.9<3.5700<13.8<8.1<5.8<4.0800<15.8<9.3<6.6<4.7900<17.8<10.4<7.4<5.21000<19.8<11.6<8.3<5.9以上數(shù)據(jù)顯示，我公司產(chǎn)品不僅性能優(yōu)良可靠，具有地面積小，無環(huán)境污染，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，普遍適用于通信、電力、交通