防雷工作问题及对策_防雷减灾工作方案

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电网防雷接地工作存在的主要问题及对策

[align=center][size=5][font=黑体][b]电网防雷接地工作存在的主要问题及对策[/b][/font][/size]

[color=#333333][b][摘要][/b] 介绍了电网2005年上半年输电线路雷击故障突出、雷击损坏设备增多的情况和变电所接地网存在的问题，分析了输电线路雷害故障突出的主要原因和变电所防雷及接地存在的主要问题，指出2005年雷电特征明显强烈是引发电网雷击事故大幅度增加的重要原因，提出了输电线路防雷工作、变电所防雷和接地工作方面应采取的措施。

[b][关键词][/b]输电线路 变电所 防雷 接地[/color]

[b]1 2005年上半年电网防雷接地工作和雷害情况[/b]

1.1 输电线路雷击故障突出

回顾2004 年，电网在运行500kV 线路共6 条644.407ｋｍ，全年无雷击跳闸；220kV线路共101条5569.86km，雷击17 条，跳闸29次，重合成功28 次，重合闸正确动作率100％（其中重合成功率97%），雷击跳闸率为0.143 次/百公里?年?40 雷日；110kV 线路共278 条6436.79km，雷击59 条，跳闸101次, 重合成功93 次，重合闸正确动作率100％（其中重合成功率92%），雷击跳闸率为0.785 次/百公里?年?40雷日。

2005 年，截至6月30日，220kV线路共发生雷击31条，跳闸39次，重合成功32 次，重合闸正确动作率100％（其中重合成功率82.%）；110kV 线路共发生雷击90 条，跳闸112 次, 重合成功114 次，重合闸正确动作率100％（其中重合成功率82.61%）。

以上统计数据对比表明，2005 年输电线路遭受雷击的条次和开关跳闸次数比2004年大幅度上升。

1.2 变电所接地网存在的问题

220kV**变电所于1998 年4 月投产，其接地网运行7 年，在2005年4 月份开工的扩建工程施工基础开挖时发现该站220kV 站区的接地网电极（40×6mm 热镀锌扁钢）已经彻底被腐蚀，顺延着电极开挖检查时发现：除少数地方还能隐约看见残余的金属外，绝大部分的电极已经腐蚀成为氧化铁和泥土。

从在该220kV站区开挖的12个点来看，所有接地极都是被一种类似煤粉的黑色、板结状的物质——降阻剂包裹。根据接地网的运行经验，热镀锌扁钢在正常酸值土壤中的腐蚀速率是很低的，除焊接部位易腐蚀外热镀锌扁钢在15年内的腐蚀一般不会超过1毫米，月山变电所接地网在运行7 年后出现如此严重的腐蚀现象是不正常的，从接地开挖分析得出其主要原因是：接地网建设时使用了具有强腐蚀作用的降阻剂材料。这是一类典型的接地损坏情况。

另一类典型的接地情况为：变电所接地网采用了电解地极单放射线的敷设方式，容易形成跨步电压和遭受破坏，对变电所附近的人身安全和电网、设备的安全运行十分不利。

不合格降阻剂的使用和电解地极的敷设方式不当，使得接地网的运行维护问题日显突出。

1.3 雷击损坏设备增多

仅2005 年6月份，全网共发生主要变电设备雷击事故5 起，其中雷害事故引起的开关爆炸3 起，变压器损坏2起，分别为**供电局220kV**变电站苍平线2054开关爆炸，**供电局江北变电站311开关爆炸，**供电局象州变电站305 开关爆炸，**供电局大江口变电站35kV＃

1、＃2主变绝缘损坏。

[b]2 检查结果原因分析[/b]

2.1 输电线路雷害故障突出的主要原因

2.1.1 山区线路由于土壤电阻率高，按接地规程（DL/T621-1997）要求杆塔接地电阻值不宜大于30Ω难度很大，往往对接地电阻不作要求，因而雷击跳闸率较高。但为了降低其电阻值，投入大量资金进行接地改造，也不一定能达到要求。

2.1.2山区线路一般均处在高山峻岭之中，由于地形条件决定了线路的大高差、大挡距，存在线路保护角偏大，屏蔽效果差，增加被雷电绕击线路的概率。此外，采用高塔跨越森林，也增加雷击线路的概率。

2.1.3山区线路在测量杆塔接地电阻值时，由于现场的特殊地形条件或测量方法不当等原因，例如测量线太短20m、40m线，拉线方向不对等，其测量结果反映不真实，往往测出的数值偏低，造成误判断。

目前各供电局对杆塔接地电阻测量普遍采用ZC-8 型接地电阻测试仪，电流线电压线分别采用40m和20m。由于ZC－8 型接地电阻测试仪采用手摇发电机，存在着输出不稳定、电流小，抗干扰能力弱，测量精度差等缺点，另外，电流线40m只相当于杆塔接地体射线的长度，电压极更是相当于还在杆塔接地体范围之内，因此不能满足测量的要求。试验发现，当电流线在100m以上且电流极与地接触良好时测量较为准确。

2.1.4 部分供电局对遭雷击线路跳闸而重合闸成功后，有时未能及时查找雷击线路闪络点，部分损坏的绝缘子得不到及时发现和更换，降低了线路的耐雷水平，也留下事故隐患。

2.1.5 由于对线路雷害特点，特别是线路雷击点和易击段的资料分析不够，部分线路安装线路避雷器后保护效果不理想。

目前已有供电局在雷害严重线路装设了线路避雷器，但一些单位未能对其计数器进行跟踪监视，线路避雷器是否起到作用不明确。另外由于线路避雷器安装成本较高，故均为独立杆塔安装，未连续几基杆塔安装，这可能是反映线路避雷器保护效果不明显的原因。

2.1.6 一些供电局对多雷击线路没有进行认真分析，未能采取有效的防雷措施。据不完全统计，2004年雷击跳闸次数达3次及以上的线路共有11条；2005 年，截至6月30日，雷击跳闸突出的220kV 线路有10 条。梧州供电局平道线雷击跳闸特别突出。供电局应该对雷击段和雷击点进行认真分析，查找杆塔接地电阻、线路绝缘水平、耐雷水平、架空线保护角等方面存在的问题，及时采取相应的措施。

2.2 变电所防雷及接地存在的主要问题

2.2.1 一些接地网设计不规范。主要有两方面问题，一是设计过于简单，二是不重视接触电位和跨步电位。如有的地网改造方案就是从原地网往外埋设一、二条接地带，不形成边缘闭合的接地网，这样虽然能降低地网的工频接地电阻，但不能降低冲击接地电阻；其次，没有考虑均压，也即没有考虑跨步电位差的要求；再者，这种单线设计很容易遭受破坏，一旦其中一点断裂，将导致其后一串接地

极失去作用。

2.2.2 一些改造后的接地网验收检测难以规范。按照规程，测量用的电流线长度是地网最大对角线的4－5倍。对于放射性长线引出的接地网（如有的接地网外引线长达几百米），改造后最长对角线增长了几倍，若再按改造前的电流电压极测量，测试结果偏差较大。

2.2.3 使用DK 接地棒的变电站较多，但都未能对DK接地棒的效果作进一步的跟踪测试。通过对一些变电站的测试，发现DK 棒效果有下降或基本没有效果的情况。

2.2.4 二次设备防雷方面，目前仍有些老变电站的信号线采用非屏蔽电缆或电缆屏蔽层未有效接地。

变电站仍然有220V 照明线或通信线架设在避雷针或门型架构上，不符合DL/T620-1997 标准中有关弱电防雷相关内容的要求。

2.2.5 个别供电局对有关标准和电网公司反措执行不力，个别变电站的35kV、10kV电缆出线端没有加装避雷器。

2.2.6变电所防雷设施不够完善。热备用的断路器线路侧缺少避雷器保护，断路器在断口断开的情况下，难以抵御雷电侵入波带来的雷击过电压。

2.32005 年雷电特征明显强烈

通过对1999～2005 年间4～6 月份的雷击情况进行分析发现以下特征：

（1）2005年的月平均雷击数较多：2005 年平均52526个/月，比历年平均数（36943 个/月）多42.2%；2005 年比2004 年（平均32348 个/月）多62.4%。

2005 年雷击数较多,也就是落雷较多, 雷击密度较高, 线路受雷击的数目较多, 容易引起雷击事故。

（2）2005 年的月雷击小时数较多：2005 年平均月雷击小时数（586小时/月）比历年平均数（565小时/月）多3.7%；2005 年比2004 年平均数（505 小时/月）多16%。

2005 年雷击小时较多,也就是线路受雷击的时间较长 ,容易引起雷击事故。

（3）2005 年的月雷击负电荷雷击较多：2005年月雷击负电荷雷击数（50330个/月）比历年平均数（32263 个/月）多56%；2005 年比2004 年平均数（17784个/月）多183％。

2005 年负电荷雷击数大幅增加,容易引起雷击事故。

（4）2005 年多次闪击的雷击闪击时间间隔加快：2005年的多次闪击的雷击，其闪击时间较多发生时间间隔是0.065秒,比2004 年的多次闪击的雷击闪击时间间隔快5 毫秒。2005年雷击雷电流上升陡度加快。

通过2005 年雷电特征分析表明，2005 年雷击密度、雷击数目大幅增加；雷击小时较多,线路受雷击的时间较长；负电荷雷电数量和发生比例大幅增加；雷击连击时间加快、雷电流强度上升陡度加快等因素，是引发电网雷击事故大幅度增加的重要原因。

[b]3 防雷应采取的措施[/b]

针对存在的问题和原因，电网公司组织召开了输电线路和变电所防雷及接地技术工作会议，认真分析了当前输电线路防雷和变电所接地网存在的问题以及相应的对策，提出了“关于加强输电线路和变电所防雷及接地工作的实施意见”并印发执行。今后电网防雷应重点做好以下工作：

3.1 输电线路防雷工作

3.1.1 有重点地抓好线路防雷措施改造工作

对线路进行全面的调查及分析工作，必须掌握线路的实际运行工况，找出线路防雷薄弱环节。如线路的路径（山区或平原）、地形地貌、杆塔所在的地理位置、杆塔的基本结构参数、历年遭受雷击线路的雷击段和雷击点及杆塔接地电阻情况，划分出线路雷击事故的类型（分清是反击或绕击）等等，结合现场实际，依照线路防雷措施的改造原则，有重点地进行线路改造。

3.1.2 输电线路防雷改造的技术原则

（1）降低线路杆塔接地电阻值

降低输电线路杆塔接地电阻值是提高线路耐雷水平的主要措施之一。在线路雷击段和雷击点增设集中接地装置，将杆塔接地电阻值降低到满足接地规程要求。对于山区线路，当土壤电阻率ρ值大于2000Ω·m 及以上时，改善线路杆塔接地电阻值难度大，在满足原先设计要求的情况下，如果运行多年均未遭受过雷击，则经过检可以不进行降阻改造；如果在运行中遭受过雷击，则应采取其它防雷措施。

（2）改善线路的电气绝缘

对于山区110kV 输电线路，如果线路位于气候潮湿地段或杆塔接地电阻值在设计时不作规定的雷击点及易击段，在保持线路对地距离满足要求的条件下（经过核算），适当增加1～2 片绝缘子（注：离变电所进线段2km 外），提高该段线路的电气绝缘水平。

（3）减小架空地线的保护角

对比较重要的输电线路，雷击段又位于斜山坡上的杆塔，由于地形影响了架空地线对导线的保护角，为适当减小其保护角，将单避雷线改为双避雷线，尤其是同杆多回线路，架空地线与导线应为零度保护角或者负保护角。

（4）装设线路型避雷器

对于重要的输电线路，而且雷害事故又特别频繁，雷击跳闸率较高，降低杆塔接地电阻值难度又比较大时，为防止绝缘子串闪络，在线路雷击段和雷击点的前后各一基杆塔上装设专用线路型氧化锌避雷器保护，提高线路的防雷性能。

（5）装设专用线路保护间隙

对于经常遭受雷击断线的35kV 及以下线路，在雷击段或全线增加1 片绝缘子的基础上装设防雷保护间隙。

3.1.3 对遭受雷击跳闸而重合成功的线路，要及时查找雷击线路的闪络点，及时更换损坏的绝缘子等。

3.1.4 抓好防雷基础研究工作，划分出雷电强度区域图，为新建线路的防雷设计及老线路的防雷改造提供基础数据。

3.1.5 对于新投产的高压送电线路，做好验收工作，抽查接地体的埋深是否符合规程的要求，射线长度是否达到设计的长度，接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接。这些都是保证杆塔可靠防雷的基础。

3.1.6 开展线路杆塔接地电阻测量新方法的研究。

目前对杆塔接地电阻的测量，由于测量线过短而测量结果反映不真实，测出的数值偏低，造成误判断；若采用标准规定的测量方法，布线长而受到山区地形所限，实施有一定的困难等。因此，研究一种简单、有效的杆塔电阻测量方法。

3.1.7 加强线路防雷技术培训工作。

为了提高输电线路运行维护检修技术人员的线路防雷技术水平，必须进行线路防雷基础工作、杆塔接地电阻测试方法、线路防雷技术措施等方面的技术培训。

3.2 变电所防雷工作

3.2.1 严格执行《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）等有关标准，落实各项防雷措施。

3.2.1.1 认真做好变电所直击雷过电压的防护工作，检查防雷设施是否存在问题，如有问题立即整改。

3.2.1.2 加强变电所高压配电装置雷电侵入波过电压的防护工作。

（1）变电所进线保护段上的避雷线保护角宜不超过20°，最大不应超过30°。

（2）大多数地方均属于多雷区，对于雷击频发地区的变电所可考虑在断路器的线路侧安装氧化锌避雷器，或在线路的终端塔上安装线路避雷器，以限制雷击过电压。

（3）检查变压器中性点保护间隙是否满足要求：采用棒——棒型结构，放电棒为直径16mm的圆钢或圆铜棒，端部加工成圆弧形，220kV绕组中性点保护间隙距离为350mm，110kV绕组中性点保护间隙距离为140mm。

（4）变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求。

（5）35kV 断路器不宜内置套管式电流互感器，断路器应采用高位（静触头）接线端子在线路侧、低位（动触头）接线端子在母线侧的安装方式。以提高断路器在断开位置时防御雷电侵入过电压损坏的能力。

3.2.2 做好变电所防雷的其它工作。

（1）加强弱电设备（二次设备、通信设备等）的接地、均压、屏蔽、限幅、隔离等防雷措施的检查、落实和验收。

（2）通过科技项目立项研究，彻底解决弱电设备的防雷问题。电网公司已安排试研院开展变电所弱电设备的防雷技术研究，针对变电所防雷的每个弱点，从接地、均压、屏蔽、限幅、隔离各个方面提出具体的措施加以落实，以形成电网公司的一项技术标准。

3.3 变电所接地工作

3.3.1 加强变电所接地网的设计审查。变电所接地网的设计必须满足以下要求：

（1）变电所的接地网（包括外延的接地网）必须采用外缘闭合的网格状地网。

（2）变电所接地网的接地电阻首先应满足DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》的规定，应验算接触电位差和跨步电位差。如果对满足其第5.1.1条中“R ≤2000/I”确实有困难，则应通过技术经济分析后确定合理的数值，一般情况下，变电所的接地电阻值不宜大于1欧姆。

（3）验算接触电位差和跨步电位差时，首先应按变电所实际土壤的实测电阻率进行接触电位差和跨步电位差的校核计算。如果接触电位差和跨步电位差不满足有关标准和规定的要求，则应通过技术经济比较后采取措施，如降低接地电阻、全站铺碎石（主要对于跨步电位差）或实际操作位置的地面特殊处理（主要对于接触电位差）等。

（4）降低接地电阻应以扩大地网面积、深井接地为主，其它降阻措施为辅。

（5）当利用自然接地极和引外接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。

3.3.2 加强接地网施工的中间验收。

接地网敷设完成后，在回填泥土之前，对于110kV 及以上变电所接地网，必须通过中间验收。验收时图纸、资料必须齐全，各方签字认可后方可回填泥土。

3.3.3 加强变电所接地网的验收和运行维护管理。

（1）验收测试包括接地网接地电阻值、跨步电位和设备接地引下线导通测试。验收测试工作须请运行单位派人参加，并签字认可。

（2）接地电阻测量时，必须采用GPS定位。测试电流，工频不小于50A，异频不小于3A。

（3）接地引下线导通测量时，必须以主变压器为中心，检查其它各点与之导通情况。只要发现任何一点不通，就要对接地网进行开挖检查。

（4）接地网必须设置标志桩，均匀分布，以便运行单位开挖检查。

3.3.4 加强降阻剂使用的过程管理。

（1）采用的降阻剂必须经过武汉高压研究所检验合格，并为物理型。

（2）降阻剂施放后回填泥土前，由运行单位在施放的降阻剂中抽样送到电力试验研究院进行成分分析和腐蚀性分析。

3.3.5 电气设备每个接地部分应以单独的接地线与接地母线相连接，严禁在一个接地线中串接几个需要接地的部分。接地引下线应选用热镀锌层厚一些的钢材，采用圆钢时应适当选取直径大一点的。

接地引下线与接地母线的焊接点必须采取可靠的防腐防锈措施。

带避雷线的龙门架接地引下线，应在距地面约30cm 处采用螺栓连接方式，以便运行中进行接地网接地电阻测量时解开避雷线所内接地，以消除避雷线对测量的影响。

3.3.6 对于已有的采用电解地极的放射性接地网，必须按照放射性终端点的最远距离和DL475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》的要求进行接地电阻复测，对于接地电阻不满足要求的，必须进行改造。不管接地电阻满足要求与否，都必须对放射性接地线进行环形闭合整改，同时还要满足跨步电位差的要求。

[b]4 结束语[/b]

由于地处亚热带地区，雷击频繁，落雷密度大，雷击强度较大，地处该地区的输电网更要重视防雷击工作。通过研究多雷区、强雷区的雷击情况，在输电、变电一次和二次等电网设施防雷工作上，抓好接地网的建设以及接地（含架空接地）的规范工作，认真做好设备的均压、屏蔽、限幅、隔离等防雷措施，从设备的设计、安装、调试、测试检查的细节过程上实行防雷规范控制，这样才能确保电网的运行安全。

（后记：通过各个供电局的整治，虽未全部完成整改，但已初显成效。2005年1～6 月，110kV及以上线路雷击跳闸共147 次，其中220kV 线路雷击跳闸39 次，110kV 线路雷击跳闸108 次。2006 年1～6月，110kV 及以上线路雷击跳闸共92 次，同比减少55次，其中500kV线路雷击跳闸2次；220kV线路雷击跳闸25次，同比减少14次，110kV 线路雷击跳闸65次，同比减少43次。）

[color=#333333][b]参考文献[/b]

[1] DL/T620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合。[/color]