四川桑莱特智能电气设备股份有限公司 陈范娇

沙害地区输电线路杆塔防雷接地研究

四川桑莱特智能电气设备股份有限公司 陈范娇

沙害地区的输电线路防雷接地研究对于提高局部地区电网运行可靠性具有十分重要的意义。文中通过对沙害地区的项目经济技术比较、材料选择进行研究，对材料比选、方案设计流程，以及防风固沙等治理实施提出了思路方法。能够良好的提高沙害地区输电线路杆塔防雷接地的可靠性。

沙害 输电线路杆塔 防雷接地 防风固沙

沙害属地区性自然因素，在我国电网面积分布中占比较小，主要分布于内蒙、新疆等地区，与其它地区比较，处于沙害地区的输电线路杆塔防雷接地治理往往难度大，杆塔遭受雷击风险高，笔者通过对蒙东电网±500 kV伊穆直流输电线路共100基杆塔的防雷接地治理研究及实施验证，以解决局域性地区的特征问题，增加电网运行的可靠性。

1 沙害地区防雷接地的特征

随着电网的不断发展和延伸，有部分输电线路不可避免的位于沙漠边缘或穿越沙漠。通过分析，处于沙化地区的输电线路杆塔防雷接地典型特征为：

1.1 土壤性质对土壤电阻率的影响

不同性质的土壤 ，其电阻率甚至相差较大。干旱沙漠地区，土壤电阻率高，要满足输电线路运行的规范要求有一定的困难。必须采用有效降阻措施才能保证其接地电阻尽可能满足设计规范的要求。

图1 处于沙化地区的杆塔

1.2 沙害地区对防雷接地的影响

沙化地区一般常年干旱，降水稀少，风沙频繁。在风力的作用下，沙粒的移动会造成杆塔被埋或者杆塔基础外露，杆塔被埋会引发导线对地距离不足，容易发生对地放电，严重时会引起线路跳闸；杆塔基础的外露一般伴随着接地网的外露，这样会降低接地网的作用，接地电阻值离设计规范要求更是偏离甚远。

2 影响因素及问题分析

根据蒙东电力公司架空输电线路2006 ～ 2012年运行情况分析表明，在蒙东高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数约占46.15%。

表1 每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻最大值

表2 接地材料的技术分析

图2 沙化地区输电线路防雷接地设计流程

本次项目实施共选择的± 500 kV伊穆直流输电线路100基杆塔，处于蒙东地区的兴安盟，在进行项目实施前，进行了现场勘察，存在的主要因素有：

2.1 土壤沙化严重，降阻难度大

兴安盟位于内蒙古东北部，地区气候属半干旱大陆性季风气候，特点是天气寒冷，年降水量不高且蒸发量大，风沙天日数多，旱、涝、风、雹等自然灾害时有发生。全盟总土地面积59806km2，其中沙区面积17200km2。由于气候干旱、高温、风大，地表有丰富的疏松沙质沉积物，年降水量少且不稳定，干旱季节与大风季节在时间上的同步性，使土地有向沙化发展的趋势[1]。从选择的100基杆塔的勘测数据显示，其中90基处于沙化地区（见图1），土壤电阻率基本处于1000 Ω・m～2500 Ω・m，土壤电阻率高出普通黏土、黄土约100倍。

2.2 接地装置的固定保护

按照现有电力行业的防雷接地标准规范，接地装置的埋深为0.6m。从往年的运维数据分析，处于兴安盟沙化地区的输电线路杆塔接地装置，如不进行专业固定防护，基本在1～2年的时间，接地装置会风吹裸露出地表。

裸露出的接地装置，不能形成有效的雷电流泄流通道，导致输电线路遭受雷击后而不能得到保护，从而容易击穿绝缘子，导致线路跳闸等运行事故的发生。

2.3 接地电阻值的稳定性

接地电阻值的变化受温度、湿度等季节性变化，处于温差大、雨季季节性变化大的地区尤为显著。一般在当年雷雨季节前进行改造实施，现有的常规接地材料都有局限性，如扁钢等受季节性变化较大；石墨粉等降阻材料，因沙化土壤随着风沙的移动，易流失，往往在短期内接地电阻值反弹较为明显。因此，接地电阻值的稳定性重点考虑因素应为选择适合所在地区的接地材料。

图3 接地装置安装示意图

3 措施研究

3.1 接地材料的选择

接地材料的选择主要考虑所在自然环境的腐蚀适应性、降阻效率、使用寿命以及性价比等。根据土壤电阻率越高，腐蚀性离子越低的趋势。沙化地区的腐蚀性可不作为重点考虑因素。针对沙化地区的接地电阻值（见表1），重点考虑接地降阻效率，以及选择材料的性价比。

在雷电冲击作用下，反映杆塔接地装置性能的是冲击接地电阻，而非工频接地电阻。按照GB 50057-2000 《建筑物防雷设计规范》要求[2]，雷电流泄流时接地线的有效长度 L≤2（ρ为土壤电阻率）。因此外延的接地装置长度不可过长，以使雷电流在尽量短的时间内泄入大地，保证系统的稳定。

综合评估杆塔差异化防雷风险较高的部分，根据原地网结构、土壤环境，因地制宜的选择合理的降阻方法降低接地阻抗，如增加外延水平射线等传统降阻方法，对各降阻措施进行以下技术分析（见表2）。根据电力行业标准DL/T 1314-2013《电力工程用缓释型离子接地装置技术条件》中的新型接地装置[3]，选取以往传统常规的扁钢、石墨接地模块2类接地材料进行技术可靠性分析，分析的主要内容有外形结构、工作原理、降阻效果、施工方便性、寿命等因素。

3.2 设计流程

图4 防风固沙（石块）

图5 防风固沙（木条）

输电线路的防雷接地设计，应结合现场施工环境及条件、地质构成（地质结构、土壤电阻率等）、运输条件等条件综合考虑。根据涉及因素及设定的治理目标，设计流程为（见图2）：

3.3 现场治理

现场的实施是设计成果的直接展现，关系到治理目标的可靠性，本次实施重点分为2项：

(1)接地装置材料的敷设。沟槽的开挖过程，对沙化地区涉及绿化植被的位置，依据设计示意图，在保证开挖宽度、深度的情况下，接地材料的柔性连接部分，可弯曲敷设，应尽量保护原有植被不受或少受破坏（见图3）。对沙质较为严重的地区，在沟槽开挖深度0.6 m后，为避免沟壁塌陷，应及时完成接地装置的敷设。

(2)防风固沙

接地装置敷设、安装并进行沟槽回填后，应同时进行防风固沙工序，以避免风沙的流动造成的接地装置外露破坏，雷电流、故障电流不能形成畅通的泄流通道，造成雷电反击、绝缘子击穿、跳闸等运行故障。输电线路杆塔的接地装置防风固沙的保护一般为两类，一是使用较大的石块铺设，避免使用体积较小的石子（见图4）；二是使用条形木块，垂直逐块埋入土壤，形成“田”字形分布，达到防风固沙的目的（见图5）。

4 小结

沙化地区的输电线路杆塔属于地区性因素，防雷接地治理难度大，涉及因素多，应综合考虑土壤电阻率、接地材料选择、防风固沙等项目进行统筹。

杆塔防雷接地设计的可靠性体现，应具有标准化的设计流程。

防风固沙的接地装置保护，可选择较大石块、木条进行敷设，延长接地装置的寿命，提高输电线路运行的安全。

[1]高士成．兴安盟土地沙化现状及治理对策[J]．内蒙古林业科技，2007(9)：46-47．

[2]GB 50057，建筑物防雷设计规范[S]．北京：中国建设出版社，2011．

[3]DL/T 1314-2013，电力工程用缓释型离子接地装置技术条件[S]．北京：中国电力出版社，2014．

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《电力设备管理》杂志社编辑部

2017.6.15