机房防雷接地工程设计方案

  架空线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平，减少线路雷击跳闸率的主要措施。由于杆塔接地电阻高而产生的雷击闪络事故相当多，特别是山区、戈壁滩地区，地质条件较差，许多杆塔建设完成后接地电阻不合格，甚至有杆塔的接地电阻在100Ω以上，造成线路耐雷水平低，经常发生雷电绕击、反击，使线路跳闸，影响了电网的安全稳定运行。对线路杆塔接地进行降阻措施，能延续地网常规使用的寿命，使线路雷击跳闸率得到一定效果的控制。因此可见，降低杆塔接地电阻，使之达到合格范围，对防止雷击跳闸，保证电网安全是很重要的。

  雷云之间或雷云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接雷击。下图为雷云放电的几种常见方式：

  雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击，感应雷击主要通过如下途径损坏设备：

  ①、通过电源线路入侵的感应雷击。电源线有架空线和埋地线，传输线路较长，最容易遭受感应雷击。感应雷击通过电源线传输进入设备，使设备造成损坏。

  ②、通过通信线路和信号线的感应雷击。雷云之间或对大地及金属物体（如广告牌、铁架、路灯等）发生闪击，对其附近架空或埋地的电缆、信号线产生强大的电磁感应。感应雷击通过电缆线、信号线传输进入设备，使设备造成损坏。

  对雷电防护，防雷系统应包括三个方面：直接雷击的防护、感应雷击的防护和良好的接地系统，缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。

  A、直接雷击的防护：直接雷击的防护应采用避雷针或避雷带。避雷装置包含：接闪器、引下线和接地装置。

  B、感应雷击的防护：感应雷击防护应主要从线路防护考虑，安装避雷线和避雷器，建设合格地网，其阻值一定要满足GB 50065《交流电气的装置接地》接地的要求:

  如果没有一个优异的接地网作为基础，将无法使突波电流迅速、安全的传导入大地，反而会对地面以上的防雷设备造成损害，那样的话，整个防雷系统就会形同虚设，不堪一击。所以说一个性能优良的接地网对于整个接地系统来说是不可或缺的，更是不能偷工减料、马虎行事的。

  本案所给出土壤电阻率，大约在2000Ω·m，地网建设完成后，阻值要求小于10Ω。

  结合以上情况，本案拟用YBD-FHJD山西捷力通复合接地模块做主降阻材料，40*5的石墨扁带做水平接地体，埋设深度为0.8米（冻土层以下），因现场土壤电阻率较高，对杆塔接地的工频电阻要求要到10Ω以下，那么在考虑现场开挖面积和节约材料减少成本的前提下，最有效的方法就是采用换土法改善现场土质，达到最理想的降阻效果。

  换土法主要有两种方式：一、大规模开挖，以低土壤电阻率的土壤替换原有土壤，改变现场土壤环境，这样势必要考虑现场的开挖回填、以及回填土的夯实还有低阻土壤的运输以及高阻土壤的转运问题；二、使用降阻剂进行降阻，降阻剂是一种良好的导电体，将它使用于接地体和土壤之间，一方面能够与金属接地体紧密接触，形成足够大的电流流通面;另一方面它能向周围土壤渗透，降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域，使用降阻剂不仅仅可以起到换土效果，还从源头上解决了大规模开挖、土壤转运等一系列问题。因此本案采用降阻剂进行换土设计。

  按照以往施工设计经验，使用降阻剂后等同于对周围土壤进行了换土,土壤电阻率应有某些特定的程度的下降，对于较高土壤电阻率较高的地质而言效果比较显著，尤其是碎石、砂石等。降阻剂在不同土壤电阻率土壤中降阻率也会不一样，一般在30%-70%之间，本案现场的土壤电阻率较高，根据施工经验，建议取系数为0.5，即为每一块山西捷力通复合接地模块配置75KG降阻剂后，土壤电阻率可改善至1000Ω·m。同时，碳凝接地电极建议间距5m布置。

  水平接地体的组成部分为铁塔地网的框线和射线，因为不同的土壤电阻率导致不同的接地装置用量，因此射线长短不同，为方便计算，本案只考虑框线m，框线《交流电气装置的接地设计规范》附录A计算内容，均匀土壤中水平接地极的接地电阻可按下式计算：

  在本设计中，以上参数取值分别为：水平接地体电阻R1=37.4Ω；地网需要降至的电阻R总=9.7Ω，那么山西捷力通复合接地模块电阻R2=11Ω；

  2、山西捷力通复合接地模块尺寸为450*450*35mm，建议埋设深度0.8m以下，底部挖0.6m宽的接地沟，模块与模块间距5m，如遇基础设施可根据现场情况适当调整，可以适当增大或减小距离，但不小于4米，防止模块互相屏蔽。

  4、山西捷力通复合接地模块埋设间距约为5m，如遇基础设备等情况可根据现场调整。但不小于4m以防止屏蔽。

  5、敷设接地装置时，底部挖宽为0.6m的接地沟，埋设深度需在当地冻土层以下，且不小于0.8m。

  6、铁塔地网打出4根放射线，每根放射线长度根据山西捷力通复合接地模块用量调整，向不同方向的低电阻率处敷设，以扩大地网面积。

  7、接地装置敷设完毕后，应实测每基塔的工频接地电阻值，若接地电阻不满足规定的要求时，应在已敷设的接地装置上加埋石墨扁带补埋山西捷力通复合接地模块。

  8、每块山西捷力通复合接地模块搭配三袋降阻剂。埋设时，应先在碳结晶复合接地模底部铺设一层降阻剂，然后将山西捷力通复合接地模块和石墨扁带螺栓连接，再在山西捷力通复合接地模块表面及四周再铺上一层降阻剂。然后尽量用细土进行首层回填，回填一半时，压实再倒入适量的水。然后继续回填，回填时务必逐层夯实，回填完成再压实加水沉淀即可（确保碳凝接地电极和土壤的完密结合）。

  备注说明：高土壤电阻降阻困难的地方，建议采用零欧复合接地体进行降阻，导电好、无污染、寿命长、效果好！

  “零欧复合接地体”属于山西捷力通防雷科技有限公司为解决城市硬化路面不容易施工、接地体容易腐蚀、导电性能不稳定、对环境土壤污染等特点而开发出的新型产品，拥有发明专利，可以有明显效果地解决实际问题、让接地变得简单实用并且接地寿命增加。非常适合于城市硬化路面不容易开挖场合、深井接地、高土壤电阻场合、高腐蚀性场合，沿海地区。

  零欧复合接地体特点：“零欧复合接地体”的研发方法科学缜密，材料选用石油提炼物、碳、高纯石墨、铜材等为主材，结合传统产品的优缺点，经过六年进行步步钻研，打破传统金属部件连接模块，实现复合材料的直接连接，解决了金属制作的产品发生腐蚀后与降阻模块出现空隙、导致石墨接地网中断失效的问题。产品优点：质轻、低电阻率、力学性能优良、防止腐烂的性能好、环保无污染、常规使用的寿命长、适合使用的范围广、占地面积小。

  1.体积密度小，零欧复合接地系统的本体密度只有铜的1/5，重量更轻，方便、轻巧，便于人工携带。

  2.电阻率小，零欧复合接地体的导电性比一般非金属矿高近一百倍，胜过一个良好的金属导体（纯铜等），有利于建设高品质的地网，且不易被偷走。

  3.本发明抗压强度不小于 30Mpa，在接地网施工中，可以充分夯实，提高大

  4.抗折强度不小于 13.5Mpa，在接地网施工中，零欧复合材料接地体的韧性好，不易破损。

  5.防腐性能好，由于零欧复合接地系统的构件是经高温烧结和高温电解而生产成形，因此在内部充满很多密实的气孔，杂质不易渗透到石墨中，土壤当中的分子与石墨分子之间不易发生化学等反应，其产品结构本身能够很好的起到保护作用，很适合干燥土壤的接地使用。

  6.零欧复合接地系统的构件经高温电解而成，所有有害杂质全部排出，化学性质不活泼，无污染、不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂，对周边的土壤不会改变，适应很多特殊高要求环境。

  8.寿命长，零欧复合材料接地体系统的构件经过高温电解处理，分子与分子之间的化学成为很稳定，因此产品不易腐蚀、长寿命、不容易碎，可常规使用的寿命达 50 年以上。

  14.连接材质有石墨连接螺栓、柔性石墨线、镀锌扁钢、镀铜扁钢、纯铜导体、镀锡铜等材料，焊接方式可采用螺栓连接、电焊、热熔焊的方式，施工简捷、方便。

  15.零欧复合材料接地体可作为垂直接地体、也可作为水平接地体，运用灵活。

  利于深井接地要求：在距建筑物或设备规范要求外平地处，做深井接地，在可开挖的地面打井，尺寸为长、宽各0.5米，深度8--12米为宜，特殊地方能打到地下水层进行降阻，如果未达到合适电阻在旁边再做一套进行连接；深井接地使用材料为：零欧复合接地体首尾相连，连接成一个垂直接地体直达井底，接地体之间用捷力通专用复合材料螺栓连接，引出线，与零欧复合材料接地体进行螺栓固定，完成零欧接地系统实施。

  对于集电III线次，相对于实际接地情况降低1.37次；对于集电IV线次，相对于实际接地情况降低0.33次接地电阻值技改后雷击次数下降明显的铁塔

  由于降低接地电阻值主要是针对改善反击雷跳闸情况，降低接地电阻与降低雷击跳闸次数不成线性关系，因此对雷击跳闸次数差值做多元化的分析，针对差值大于0.03次/（基·年）的铁塔进行筛选对于山地地形的输电线路，由于相对海拔较高的铁塔属于突出的建筑物，遭受雷击概率较周边铁塔偏大；同时，若铁塔前后侧存在大档距，线路避雷线遭受雷击的概率要大于其他档，因此前后侧存在大档距的铁塔也为雷击跳闸多发区。

  从目前跳闸造成设备损坏的情况去看，线路永久性故障分别发生于D30-4塔避雷器击穿、D23-5塔电缆头击穿以及24号箱变避雷器击穿，其中24号箱变位于D38塔，均位于主线路或分支线路末端，该位置雷击过电流无法同时向两侧分流，因此末端铁塔防雷改造也是本次改造的重点！