★ 浙江聚能智慧电力科技有限公司 连典浩，周康，陶明杰

关键词：配电网；接地型式；差异化选择；电杆线路防雷技术

不同接地方式下， 配电网单相接地故障电流特性、故障持续时间控制及继电保护动作机制等存在明显差别。若接地方式选择不合理，会引起过电压、绝缘击穿和设备损坏等问题，从而降低了供电可靠性。配电网中大量架空电杆线路长期处在复杂的气象环境中，雷电过电压成为造成线路闪络跳闸和设备故障的主要因素。

结合配电网运行区域特点开展接地型式差异化配置，同时改善线路避雷器布置、接地电阻控制和绝缘配合参数，可降低雷击故障率，加强系统抗干扰能力。

1   配电网接地型式及其运行机理

配电网接地型式，是指电力系统中性点或设备外露导电部分通过导体与大地形成电气连接的方式，其主要作用是限制故障电压、控制故障电流，以及保证人身和设备的安全。常见的接地型式有直接接地、经消弧线圈接地和经电阻接地等，在低压配电系统中一般采用TN系统结构。TN-S接地结构如图1所示，三相导线L1、L2、L3和中性线N构成供电回路， 保护导体PE单独设置，在电源侧与接地装置相连形成工作接地，在配电线路末端进行重复接地以降低接地阻抗。正常运行时，负荷电流通过相线和中性线形成闭合回路，保护导体不承受工作电流；当设备绝缘损坏或发生单相接地故障时，故障电流经PE导体迅速回到电源接地点，形成低阻抗故障回路，使保护装置迅速动作切除故障。

图1 TN-S接地结构示意图

2   配电网接地型式差异化选择策略

2.1   城市配电网接地型式优化配置

在10kV配电网中优先采用经消弧线圈接地或小电阻接地方式，在主干馈线节点设置接地监测装置，结合环网柜和开闭所形成分区接地控制结构。设备接地部分按照图2所示结构布置， 即将设备的金属外壳用接地线与接地电极相连，使故障电流可以迅速通过接地体进入大地，从而降低设备外壳的电位。城市配电台区可以通过增加接地体的数量、缩短接地引线的长度、提高接地极的埋设深度等方式来降低接地电阻，在重要负荷区设置重复接地，使接地电流有多个路径泄放通道。高层建筑密集区可将配电箱、环网柜和配电变压器的接地端子接入到一个共同的接地母线上，然后用等电位连接的方式形成区域接地网，从而提高整个系统的稳定性。

图2 设备接地结构

表1 城市配电网接地型式优化配置

2.2   农村配电网接地型式适配选择

10kV架空配电线路中优先采用消弧线圈接地方式，可以降低单相接地故障电流，延长系统带故障运行时间，防止频繁停电。在配电变压器台区，应将变压器中性点与接地装置可靠连接，在台区末端及分支线路位置设置重复接地装置，通过增加接地极数量来降低接地电阻。在山区或土壤电阻率高的区域，可以使用角钢接地极或垂直接地棒， 将接地极埋设深度加大到2.2～2.6m，可以增大接地体与土壤的接触面积；在农田灌溉负荷集中区，可在配电箱、开关设备处设置局部接地网，使故障电流能迅速经接地通道泄放。架空线路电杆处每隔200～300m设置重复接地，接地引下线截面积控制在35～50mm²之间，形成多点接地结构，提高了农村配电网对单相接地故障的承受能力和稳定运行水平。农村配电网接地型式适配配置参数如表2所示。

表2 农村配电网接地型式适配配置参数

2.3   高故障区域接地方式强化配置

对故障集中杆位进行分段识别， 在关键节点处加装低阻接地装置、增加接地体数量形成多点接地结构，使雷电流快速分散进入大地。图3为防雷接地结构示意图，避雷针或架空导线通过接地线与地下接地体连接，雷击发生时，电流经接地线迅速传到接地体并向周围土壤扩散，从而降低设备外壳和杆塔电位。在高故障区的电杆线路中，接地极埋深控制在2.5m左右，在杆塔基础周围布置多根垂直接地极，再用水平接地体将它们连接起来形成局部接地网，从而降低整个接地电阻。在山区或土壤电阻率高的区域，在接地坑里回填低电阻率材料，可以缩短重复接地间距，形成多路径泄放通道。另外在配电变压器、开关设备周围要同步加强接地连接，并采用统一接入接地母排的方式提高接地系统整体导通能力，从而降低雷击故障发生的概率，提高配电网运行稳定性[1]。

图3 防雷接地结构示意图

3   电杆线路防雷关键技术

3.1   线路避雷器优化配置技术

在10kV线路的杆塔首端、分支节点、配电变压器高压侧和雷击高发区段优先布置氧化锌避雷器，避雷器上端用高压导线与相线连接，下端用接地线直接引到接地体上， 形成低阻抗泄流通道。图4结构中， 氧化锌避雷器用绝缘子安装在横担上，高压导线和避雷器顶部相接，避雷器底端用接地线与接地排相接，接地排再与接地体相接，使雷电流能迅速导入大地。同时在接地回路中串联电流传感器，可以实时监测雷电流通过情况，为运行维护提供了数据依据。安装时应尽量缩短接地引线长度，控制在0.6～0.8m以内，接地线垂直引下，不能形成弯折回路以增大冲击阻抗。在山区、雷击密集区可适当缩小避雷器安装间距，重要区段每3～5基电杆设一组避雷器，接地电阻不大于10Ω,   以降低雷击闪络概率，提高配电线路整体防雷水平[2]。

图4 线路避雷器配置结构

3.2   接地电阻控制技术

电杆线路防雷时，先对杆位土壤电阻率进行分级，优先在雷击高发杆位采用“垂直接地极+水平接地体”组合，接地极埋深取2 . 5～3 . 0m、间距取3.0～5.0m，将引下线长度压缩到最短且走线顺直，避免形成回路电感导致冲击阻抗抬升；在高电阻率地段，采用并联多极、增设环形接地带、回填低电阻率材料等措施，使工频接地电阻达到目标阈值，同时将接地连接点统一进行防腐和机械加固，以降低长期锈蚀引起的接触电阻漂移；运行阶段引入单一实时监测算法，对在线测得的等效接地电阻序列进行平滑估计并触发维护决策，如式（1）所示：

其中，为时刻t的平滑后等效接地电阻(Ω),   为时刻t的在线测量等效接地电阻(Ω),     为上一时刻平滑值(Ω)  ,λ为平滑系数，t为采样时刻索引。该公式在雷雨冲击、土壤含水率波动、接头老化等工况下抑制瞬时测量噪声，使稳定表征接地电阻真实趋势。当持续逼近或超过控制阈值时就可以定位为接地退化杆位，据此安排补打接地极、加密并联、复紧连接点或更换腐蚀构件，实现接地电阻闭环管控[3]。

3.3   绝缘水平提升技术

在电杆线路防雷治理中，对杆塔金具、横担、引下线转角、分支耐张点等易产生电场畸变的位置进行绝缘薄弱评估，优先将瓷绝缘子换成复合绝缘子或长爬距型绝缘子，根据污秽等级选择爬电比距参数，保证雨雾工况下表面泄漏电流受控；在雷击易发区段对关键杆位加装护罩或加大相间、对地安全距离，对导线接续点、穿越点采用预绞式护线条和绝缘包覆件，抑制局部放电和电晕；同时建立“在线监测-趋势判别-检修处置”闭环，对绝缘子串泄漏电流和表面湿污状态进行实时跟踪，触发清扫、带电水洗或更换策略，将绝缘退化控制在萌芽阶段。为保证监测数据在雷雨脉冲扰动下仍然可以反映真实的改变，可以使用单一平滑算法对泄漏电流序列进行稳态表征，如式（2）所示：

其中， 为时刻t的平滑后泄漏电流（mA），  It为时刻t在线采样的泄漏电流（mA），为上一时刻平滑值（mA），λ为平滑系数， t为采样时刻索引。该公式用来降低瞬时脉冲和采样噪声的影响，使i,更稳定地反映绝缘表面受潮、积污加重或老化裂纹引起的持续性增流趋势。当在一定时间内一直上升并接近设定阈值时，就可以判断该杆位绝缘状态劣化，从而进行定点清扫，并调整爬距配置，达到绝缘水平持续提高、雷击闪络风险可控压降的目的[4]。

3.4   架空地线防护技术

在配电线路杆塔顶部装设一根或两根架空地线，使它处在相导线上，形成遮蔽角结构来保护导线。图5为架空地线保护区域示意图，地线设于塔顶处，地线的保护范围随线路电压等级不同而异，如10kV线路保护距离约为10m，110kV线路保护距离约为15m，500kV线路保护区可达20m左右。工程实施时应根据线路电压等级和杆塔高度来确定合理的遮蔽角， 一般控制在20°~30°之间，以保证导线处在有效保护区内。同时在杆塔顶部装设可靠的接地装置，将架空地线直接接地，使雷电流能迅速经地线进入大地。山区及雷击密集区可适当提高地线安装高度或采用双地线结构，并在重要杆塔处加强接地体的数量，使雷电流通过多点接地的方式迅速泄放。另外，还要定期检测架空地线的导通状况和机械连接情况， 防止由于锈蚀或松动造成保护能力降低，保证线路防雷性能[5]。

图5 架空地线保护区域示意图

4   结束语

综上所述，随着配电网规模的不断扩大，单一接地方式及传统防雷措施已经难以满足电网安全稳定运行的要求，因此，开展接地型式优化以及线路防雷技术研究具有重要意义。本文根据配电网运行特点，分析了接地型式运行机理，提出了城市配电网、农村配电网和高故障区域差异化接地配置策略，并从线路避雷器布置、接地电阻控制、绝缘水平提高、架空地线防护等各方面采取 了系统化的防雷技术措施，有效降低了雷击故障率和接地故障影响范围，提高了配电网运行可靠性。

作者简介：

连典浩（1994-），男，浙江温州人，中级工程师，学士，现就职于浙江聚能智慧电力科技有限公司，研究方向为电力 。

周   康（1994-），男，浙江宁波人，中级工程师，  学士，现就职于浙江聚能智慧电力科技有限公司，研究方向为电力 。

陶明杰（1993-），男，浙江宁波人，中级工程师， 学士，现就职于浙江聚能智慧电力科技有限公司，研究方向为电力。

参考文献：

[1] 李爽, 李晔. 基于甚低频地电流的配电网高阻接地故障精准定位方法[J].技术与市场, 2025, 32 (11) : 52 - 56 + 60.

[2] 刘健, 权立, 张小庆, 等. 小电流接地配电网单相接地典型故障场景与实测波形[J]. 供用电, 2025, 42 (10) : 80 - 86 + 107.

[3] 马文阳, 霍锋, 杜志叶, 等. 基于ATP-EMTP的全复合材料电杆线路防雷技术研究[J]. 智慧电力, 2023, 51 (02) : 105 - 110.

[4] 崔珠峰, 刘故帅, 王强, 等. 配电网架空线路防雷策略综合研究[J]. 农村电工, 2022, 30 (06) : 40 - 41.

[5] 吴雄, 李德阁, 闻集群, 等. 10kV配网线路中聚氨酯复合材料电杆耐雷水平研究[J]. 黑龙江电力, 2022, 44 (02) : 114 - 118 + 126.

摘自《自动化博览》2026年5月刊