杆塔避雷线接地方式改进技术研究及应用李楠

杆塔避雷线接地方式改进技术研究及应用李楠

李楠

（中国石油集团电能有限公司供电公司生产管理部黑龙江省大庆市163000）

摘要：本文通过总结运行经验，分析水泥杆接地方式，发现了接地方面存在的薄弱环节，对避雷线接地方式的改进措施及应用情况进行了阐述和说明，并提出相应建议。

关键词：避雷线；接地；引线；导通

前言

一直以来，雷击故障都是造成架空线路故障的主要原因，虽然公司采取了加装线路型避雷器、35千伏架空线路全线装设避雷线等措施，但雷击故障仍然占每年故障总数50%左右，为了进一步提高线路耐雷水平，通过总结公司线路运维经验，并深入研究分析，发现在杆塔的泄流通道中还存在一定薄弱环节，针对此问题，本文进行了一系列研究，并提出改进措施。

一、避雷线的作用

避雷线又称架空地线，是杆塔接地装置的重要组成部分，作用主要体现在以下几个方面：

1、可以起到引雷的作用。当雷云放电接近地面时，影响先导放电的发展方向，引导雷电向避雷线放电，再通过接地装置将雷电流引入大地，从而起到保护线路导线和绝缘的作用。2、可以起到屏蔽作用。在雷击放电先导阶段，导线处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。当雷击于导线附近的大地时，由于雷电通道周围空间电磁场急剧变化，会在导线上产生感应雷过电压，其值为：

Ui=ahc。

a——感应过电压系数，等于以kA/us的雷电流陡度值；hc——导线平均高度，米。

当架设避雷线后，在避雷线的电磁屏蔽作用下，雷云及先导通道在导线处建立的电场降低，从而使导线生的感应过电压降低，其计算公式：

综上所述，由于避雷线具有屏蔽、分流、耦合作用，雷击时，可以使作用于线路绝缘上的过电压降低，从而起到提升耐雷水平、降低雷击跳闸率的作用。设计规程规定，110kV及以上架空线路应全线架设避雷线，35千伏线路在两端变电站出口1至2公里架设避雷线，为了提高线路耐雷水平，公司已于90年代初完成了35kV线路全线加装避雷线的改造，实现了全线屏蔽。

二、接地装置的作用

接地装置是指接地体和接地引下线的总称。接地体指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，即接地极。接地引下线是指使引雷装置（避雷线、避雷器等）与接地体相连的部分，对于水泥杆来而言，接地引下线主要由以下几部分组成：（1）避雷线与混凝土电杆的连接金具及附件（如：避雷线线夹）；（2）避雷线横担；（3）电杆内部钢筋及与接地体相连的接地螺栓。

接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流泄入大地。雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地。雷击杆塔时塔顶电位Ut迅速提高：

Ut=iRd+L.di/dt

式中：i——雷电流；

Rd——冲击接地电阻；

L.di/dt——反映杆塔等值电感和雷电流陡度的暂态分量。

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生塔顶和导线间的闪络，也称反击。可见，线路是否发生雷电反击故障与3个重要因素有关，即线路绝缘子串的50%放电电压、雷电流强度和冲击接地电阻。由于绝缘子串的50%放电电压是固定值，雷电流强属自然因素无法控制，所以要提高输电线路耐雷水平，往往是通过降低杆塔接地装置的电阻值来实现，接地装置的电阻为接地极的接地电阻与接地引下线电阻之和。

三、接地引下线结构分析

长期以来，我们把降低接地装置电阻的工作重心放在了接地极上，采取了诸多措施完善接地极，降低接地电阻，使接地极日趋完善。但是，作为接地装置中的重要环节——接地引下线，并没有引起足够重视，很少关注。而事实上，在杆塔泄流通道中，接地引下线与接地极同等重要。

公司自2010年开始抽查水泥杆顶部至底部的导通情况，并发现多次“不通”的情况，主要原因为避雷线至杆体的连接存在问题。

以直线杆型为例，避雷线一般是通过线夹及U形挂环等连接金具悬挂在避雷线横担上，避雷线横担使用穿心螺栓固定在杆体上的。

1、避雷线横担与水泥杆体的连接方式。水泥杆体上的避雷线横担固定处为Ф20穿心钢管，此钢管的两端与杆体表面并不在一个平面上，很多都是凹进去的。而固定避雷线横担的穿心螺杆直径为Ф16，当穿心螺杆拧紧后螺杆与穿心钢管间容易出现空隙，甚至相互间没有接触，造成接触不良，甚至处于断路状态。同时，钢管内部也非常容易流入雨水而生锈，造成接触电阻增大。

2、杆头穿心钢管的固定。通过走访生产水泥杆的厂家，我们发现，避雷线横担是使用两根直径Ф6的细钢筋焊接在主筋上的，而主筋直径一般为Ф14~16，其直径不到主筋的一半，截面积仅为主筋的1/6。而脚钉眼的预埋件则直接焊接在主筋上。

3、泄流通道中各部件的连接。水泥杆泄流通道中，避雷线至接地极的连接点多达9处，其中避雷线线夹船体至穿心钢管的3个连接点均为“搭接”的连接方式，并非电气连接。

由于以上原因，接地引下线成为泄流通道中的“瓶颈”，增大了接地装置的电阻，如遭受雷击，即使接地极完好，避雷线的分流作用也不能充分发挥，极易造成绝缘子闪络。现场使用双臂电桥测量避雷线至杆下接地螺栓部位的导通电阻为0.01Ω左右，而接地导通不良的电阻值为0.5至5Ω不等。

四、改进措施

公司自2011年起使用外接钢绞线引线的方法对避雷线的接地方式进行改进。接地引线的材料为长度为2.5米GJ-35钢绞线，一端跑铜焊接一片孔径为Ф17.5的镀锌接线板。在直线杆安装时，外接接地引线上端用并沟线夹连接在避雷线悬挂点至防震锤中间处，下端接线板用Ф16×35螺栓固定在小横担附近的脚钉眼上。外接引线共有三个连接点，分别为上端的与避雷线连接的并沟线夹、中间的焊接在引线上的接线板、下端的与杆体脚钉眼连接的螺栓。通过改进，使避雷线与杆体间实现了电气连接，起到良好的降阻作用。

五、实际应用情况

经过公司近5年的应用，逐步确定了避雷线接地引线的使用方法。

1、由在落雷点和装有避雷器的水泥杆及前后各5基杆安装，改进为整条线路全部安装，达到整条线路避雷线接地良好。

2、为防止引线从并沟线夹中脱出或接线板处开焊，规定直线杆的接地引线必须从架空地线吊线夹中穿过。

目前，已经在乐榆甲线等12条线路上安装754根外接引线。

六、下步工作打算和建议

1、扩大避雷线接地引线应用范围，逐步完善杆塔避雷线和避雷器接地方式。

2、同设计院协调，争取将避雷线外接接地引线纳入设计，在新建线路上推广应用。

3、同杆厂协调，要求在水泥杆首段预埋专用的接地引线连接件。

4、对市场上的接地引线测试设备进行调研，引进适合线路专业测量杆塔导通电阻的设备，便于对导通电阻的深入研究和线路检修维护工作。

作者简介：李楠（1986-01-20），男，汉族，籍贯：黑龙江省齐齐哈尔市，当前职务：线路专责工程师，当前职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：输电线路