输电线路杆塔接地技术研究

输电线路杆塔接地技术研究

刘百胜

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电公司锡林郭勒盟电力勘察设计院有限公司

内蒙古锡林郭勒盟  026000

摘要：输电线路杆塔接地技术对电力系统的持续稳定运行至关重要。所以，必须讨论输电线路杆塔接地技术，减少杆塔工频接地电阻R，提高杆塔的分流作用，降低流过接地线的短路容量，从而减少接地线的横截面，进一步降低工程预算。

关键词：输电线路；杆塔；接地技术；接地线电阻

输电线路杆塔接地技术对电力系统的持续稳定运行尤为重要。降低杆塔接地电阻是提升输电线路耐雷性与接地线耐热性的主要对策。归纳了工频接地电阻和冲击接地电阻计算方法，探讨了接地电阻增强的原因，给出了减少接地电阻的举措。

1输电线路杆塔接地装置简述

伴随着电力系统的高速发展，遭雷击输电线路造成事故经常发生，尤其是在雷击活动频繁、土壤电阻高、地形复杂的区域，遭雷击电力线路造成事故率很高。当磁感应耦合电压与输电线路所产生的电势差超出悬式绝缘子的放电电压时，悬式绝缘子会出现闪络，可能造成输电线路乃至系统安全事故。伴随着电力系统容量迅速提升，电力线路单相接地故障后的短路容量特别大，流过接地线的短路电流也非常大。为了实现接地线热稳定性的需求，应使用单位长度电阻值比较小的接地线，造成接地线横截面太大。尤其是伴随着OPGW复合光缆广泛用于供电系统中，这一问题日益凸显。若减少杆塔直流接地线电阻R，它能增强塔的分流效果，降低流过接地线的短路容量，从而减少接地线的横截面，进一步降低工程预算。

2影响接地电阻的重要因素

2.1土壤电阻高

土壤电阻ρ主要取决于土壤里的导电性离子浓度和水分含量。导电性离子浓度和水分含量越小，土壤电阻越大。大部分岩层和黏土在干燥状况下导电性能比较差，而山区地带土壤没有碳酸盐。在降水较少的地域，表层土壤非常干燥，土壤电阻比较高。岩层区域的土壤电阻通常为2万Ω·m～5000Ω·m，杆塔接地系统的接地线电阻比较高。温度也是决定土壤电阻的一个重要因素。土壤电阻伴随着温度上升而降低。比如，多年以来冻土的电阻比较高，可以达到冻土前几十倍。

2.2杆塔接地装置设计不科学

在土壤电阻高的山区地带，部分杆塔接地系统设计不科学，通常是接地系统方式选取不合理，接地装置面积过小，所选用的接地装置原材料不抗腐蚀，各接地装置布局不科学，相互屏蔽掉，效果不明显。

2.3工程施工原因

电力线路施工路径较长，土壤和环境条件不同，部分施工队伍工程施工技术实力不均匀，欠缺必要的监管，造成工程质量不符设计要求。施工过程中最常见问题是接地系统埋深不足，尤其是在山区地带、岩层地域等不易开挖的区域。接地体埋得越浅，散流时挨近地面电流线受路面影响，无法直线伸展，呈线条状，影响了电流线方向，即周边地面电流线密度提升，接地体无法完全分散化，进而影响接地线电阻Ri越大；同时，土壤离路面越近的，受气候影响就越容易干燥，土壤电阻越大。因为氧气含量高，接地系统腐蚀比较严重，冲击接地电阻高。除此之外，接地装置回填施工过程中通常无法达到设计要求，尤其是在岩石区施工过程中，因为采土困难，部分施工队伍直接用基坑开挖的砂砾石回填，回填后未压实，不但增强了接地体与土壤间的回路电阻，并且降水冲刷后回填外流，甚至造成接地体暴露于地面。

2.4操作原因

一些杆塔接地系统在电力线路运作早期的接地线电阻达标，但是通过相应的运行周期后，接地线电阻会逐步增加，除开在施工过程中留下来的一些缺点外，也有运作原因。比如，附着在山坡区域的土壤在降水外流后没及时填充新土壤，尤其是在腐蚀性比较大的海洋地区和雾霾地域，接地体腐蚀比较严重，未定期更换。除此之外，接地装置接地被盗或浸蚀，断掉塔与接地体间的电气连接接地，或者部分断掉接地装置接地，降低雷电流引入接地系统的注入点数量，提升冲击接地电阻Ri。

3减少接地线电阻的有效措施

3.1科学布局，加强塔接地装置作业

在架空输电线路中，杆塔自身的接地装置状况直接关系线路整体的避雷特性，必须给予充分重视。以便尽量减少线路遭雷击的概率，专业技术人员必须做好沿线环境与气候条件的调查，研究雷击活动遍布区域遭雷击频率，有效布局和设定电力线路杆塔。值得一提的是，还应当测量与分析杆塔区域内的土壤电阻，以获得准确的值，为杆塔的接地装置设计给予可信赖的参照。

3.2选择合适的接地系统的方式和结构尺寸

挑选接地系统方式时，应尽量避免散流支路，提升接地系统的结构尺寸，减少接地线电阻。需要注意，提升接地体长度能增加接地系统的散流面积，减少直流接地线电阻R，从而减少冲击接地电阻Ri，但是由于冲击电流频率高，伴随着接地装置接地体长度的提高，其抗感性也增加，使接地体没法灵活运用。以上两个要素最终导致冲击接地电阻饱和，所以接地体在冲击性电流的作用下要要具备有效的长度。

3.3选用深埋式接地装置

假如地下深处土壤电阻比较低，可采取埋设接地装置。挑选埋设地址时，需要注意：尽量选地下水丰富或地下水位相对较高的地区；假如杆塔周边有金属矿体，宜将接地体插进矿块中，运用矿体增加或扩张人工接地体的结构尺寸；岩层缝隙适合插进接地装置并灌注降阻剂；在冻土区，接地体应埋在冻土以下。

3.4应用高效降阻剂

在接地体周边使用高效降阻剂是控制杆塔接地电阻的广泛使用方式。长期性摩擦降阻剂的电阻比较低，埋在土里始终保持潮湿。即便土壤干燥，降阻剂也可以保持潮湿。应用降阻剂后，等同于提升接地导体尺寸，具有较好的流散冲击性电流的作用。接地系统的接地线电阻主要是由接地系统与土壤触碰Rc土壤散流电阻值RD构成。埋地时，回填土无法与接地体建立良好的触碰。二者的触碰实际是多点接触，回路电阻Rc比较大；应用长期性降阻剂后，浆状降阻剂不但能和接地体触碰优良，还能和土壤和岩层触碰优良。与接地体和土壤接触可以看作表面触碰，进而尽量减少接地系统与土壤的回路电阻Rc。高效降阻剂还具有极强的透水性，减少了接地体周边土壤的电阻，提升了土壤的散流特性，从而减少了散流电阻值。长期性摩擦降阻剂可以分为化学摩擦降阻剂、物理摩擦降阻剂、环氧树脂摩擦降阻剂、稀土摩擦降阻剂和膨润土降阻剂，应选用低电阻、质量稳定、摩擦降阻性价比高、不容易损害、耐蚀性强、零污染、工程施工方便，依据气候条件与环境运用可以选择科学合理的化学降阻剂进行施工。

3.5选用非金属接地模块

近些年，非金属材料接地模块逐渐用于输配电线路杆塔的接地系统。它是由导电率和性能稳定的非金属材质和电解质溶液构成。控制模块内嵌金属材料极心与杆塔连接。与金属接地体对比，非金属材料接地模块增强了接地装置与土壤的接触面，减少了接地装置与土壤间的回路电阻Rc；同时，非金属材料接地模块里的电解质溶液渗透到土壤，减少了接地体周边土壤的电阻，提升了土壤的散流特性，从而减少了散流电阻值RD。非金属材料接地模块具备电阻低、抗腐蚀、坚固耐用、安装便捷等优点，尤其适用土壤电阻高或普通接地装置铺设不便的特殊区域。

结语

输电线路杆塔接地技术对电力系统的持续稳定运作尤为重要。测量杆塔接地系统将雷击冲击电流引进大地的性能参数是冲击接地电阻Ri，测量塔杆接地系统将短路电流引进大地的性能参数是工频接地线电阻R，而且Ri它具有有别于R的冲击特点。在山区等土壤电阻较高的地域，电力线路杆塔的接地电阻通常无法达到所规定的要求。影响杆塔接地电阻的一个重要因素就是土壤电阻，及其设计、施工和运转的原因。运用杆塔的自然接地装置功能，选择合适的接地系统的方式和结构尺寸，选用深埋接地极、高效降阻剂、非金属材料接地模块等举措降低杆塔的接地电阻。

参考文献

[1]王魁业.浅析输电线路防雷技术分析及维护措施[J].科技创新导报, 2017, 14(28) : 62+66.

[2]史玉玲.220kV高压输电线路防雷接地技术探析[J].山东工业技术, 2017(17) : 197.

[3]余叶波.架空输电线路防雷与接地技术研究[J].科技传播,2016, 8(18) : 225-226.

[4]张小彤.输电线路杆塔基础优化设计的探讨[J].建筑工程技术与设计,2014(36).