送电线路杆塔接地及降阻方法

送电线路杆塔接地及降阻方法

刘长征

（国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司内蒙古乌兰浩特137400）

摘要：架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰电网安全供电的难题。理论和运行实践证明，500kV及以下输电线路，雷击送电线路杆塔引起其电位升高造成“反击”跳闸的次数占了线路跳闸总次数的绝大部分。在绝缘配置一定时，影响雷击输电线路反击跳闸的主要因素是雷电流的泄放通道是否畅通。杆塔接地的目的是保证雷击时雷电流能够流入大地，保护线路上设备的绝缘，从而有效地降低线路的雷击跳闸率。基于此，本文将着重分析探讨送电线路杆塔接地及降阻方法，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

关键词：送电线路；杆塔接地；降阻

1、送电线路杆塔接地电阻测量

1.1、三极法

三极法是由接地装置、电流极和电压极组成三个电极测量接地电阻的方法。在输电线路杆塔附近分别布置电流极和电压极，用电压表测量接地装置G与电压极P之间的电位差Ug，电流表测量通过接地装置流入地中的电流Ig，得到了Ug和Ig，就可以求出接地装置的工频接地电阻Rg，即Rg=Ug/Ig，如图1所示。在使用三极法测量时要合理布置电流极和电压极的位置，其布置方式主要有两种：直线法和夹角法。

1）直线三极法。电压极与电流极测量线在同一水平线上，如图1。电流极C到被测杆塔距离DGC=4L，电压极P到杆塔距离DGP=2.5L，当DGC很难取到4L时，如果接地装置周围的土壤比较均匀，那么DGC可取3L，而DGP取1.85L（L为接地装置的长度）。2）夹角三极法。电压极与电流极设置一定的角度θ，且电压极P与电流极C到杆塔基础边缘的直线距离相等，即DGP=DGC，如图2所示。采用夹角三极法测量时，当DGP=DGC越大，夹角θ越接近30°时，误差越小，角度的的偏差直接影响测量结果的误差。当DGP=DGC=2L，夹角θ=30°时，误差小于4%，这个误差与直线三极法中DGP=2.5L，DGC=4L时的误差比较接近（L为接地装置的长度）。

1.2、钳表法

电阻钳表法是使用钳形接地电阻测试仪对有避雷线且多基杆塔避雷线直接接地的架空输电线路杆塔接地装置的接地电阻进行测试的方法。钳表法测量原理是采用回路法，将被测杆塔（接地电阻为Rx）、相邻杆塔（电阻Ro=R1//R2//…//Rn）、接地引下线（Re）、避雷线（Rl）构成一个闭合回路，如图3。测试回路电阻R=Rx+Ro+Re+Rl，其中ReRl阻值较小，可忽略；而Ro是其余杆塔接地电阻并联值，由于杆塔基数较大，所以Ro也可忽略不计。这样，被测杆塔的接地电阻近似等于测量回路的电阻，即Rx≈R。使用钳表法测量接地电阻时，必须要确保被测杆塔的接地引下线处于连接状态，而所有相邻杆塔的接地引下线都处于断开状态。测量时，需要将钳表夹住被测杆塔的接地引下线进行测量。钳表提供两个线圈：电压线圈和电流线圈。在这种方式中，接地电阻测量电路的电阻约等于测得的塔，它是利用接地电阻钳形表测量时，Rx≈R,必须确保测量杆塔的接地线连接，所有相邻杆塔接地线都处于关闭状态。在测量需要时，通过测量杆塔接地线对钳形表进行测量。钳式仪表提供两个电压线圈线圈和电流线圈。电压线圈的作用是提供激励信号，在被测回路上感应一个电势E，闭合回路在电势E的作用下产生电流I，用钳表可以测出该电势E和电流I，则环路电阻R就确定了，输电线路接地电阻Rx≈R=E/I。

2、送电线路杆塔接地装置及方法

2.1、水平环形接地装置

当土壤电阻率超过100￡＞ｍ时，仅靠自然接地极很难达到所要求接地电阻值，就必须敷设附加的人工接地装置。这时应考虑与基坑大小和底座的布置相适应的沿底座的四周敷设的矩形或方形水平接地装置。通常对于环形接地极来说，普遍采用圆钢材料。这主要是由于在不同形状截面的金属导体中，圆形截面的导体在±壌中的腐蚀率最低。另外在选择圆钢直径时，除了根据腐蚀率和运行年限确定其直径外，还要考虑有足够的机械强度和热稳定性。环形接地装置是在杆塔底座安装前敷设在基础底部，由于不需要开挖土方，所Ｗ这种接地极的造价比较低，而且在大气条件变化时，整个接地系统所产生的散流电导变化量最小。当基坑底部的止壤电阻率比邻近地表层低很多的时，特别宜于采用环形接地装置。

2.2、水平外延接地装置

水平外延接地装置适用于±壤浅表层电阻率较低的情况。雷击杆塔时，电流流经拉线及塔身。为使接地极得到充分利用，雷电流有更多的泄流通道，一般将自然接地极和环形接地装置与水平接地装置可靠连接，并且将接地装置做成放射形、多组单根的型式分布在塔角旁。水平接地极的放射线长度与数量同±壤电阻率密切相关。

2.3、水平垂直接地装置

为了确保接地装置获得所要求的散流电阻，可Ｗ将接地装宣做成由不同形状的一些接地极联合组成的复合接地装置，其中Ｗ水平垂直接地装置为主。当电流在复合接地极流散过程中，因各电极的电场互相叠加，围绕每个电极的电流密度变的不均匀。此时，参与围绕复合接地极散流的大地体积相应地减少了，从而增加了接地电阻，并且单根垂直接地极互相之间的影响随着互相靠近的程度而増大，当相距一定时，相互间的影响随着从接地极流出电流的増大而増大。因此在计算接地装置的接地电阻时，要建立一种交互影响的概念，即要考虑利用系数。利用系数主要由接地极间的距离及其尺寸来确定，其值小于1。DL/T621-1997《交流电气装置的接地》规定，当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时，垂直接地极的间距不应小于其长度的两倍。

2.4、接地方法

1）自然接地：在土壤电阻率较低的地区应优先考虑采用基础自然接地，此时在满足工频接地电阻要求的同时，还应保证地基加固和接地钢达到热效应。实践证明，基本用钢作为自然接地体是可行的，尤其是在规划面积、水田河地区，海域的严重腐蚀，接地网的铺设和维护相当困难，成本较高，由于从混凝土保护的基础钢筋不易氧化，腐蚀基本情况。2）人工接地：在住宅小区、水田等水平接地体，接地装置应安装在杆塔底座周围成闭合环形；水平放射型接地装置是目前应用最广、最常见的一种接地装置。该接地装置采用若干根总长度不超过500m的放射形接地极或采用连续伸长接地极串联或并联；接地模块由非金属导电材料挤压成型(主要有方形、柱型和梅花形)，其强度高，低电阻率材料，与传统的金属接地体相比，扩大了接地体的等效直径，主要是通过增加接触面积和减少土壤接触电阻在同一故障电流的情况下，更快的故障电流到地球。此外，接地模块安装在接地体在通道分散布置，更好地减少分流作用。3）物理降阻剂：氯离子抗剂物理还原不含腐蚀性，施工的降阻剂与水混合成胶体均匀地包裹在地面。减阻剂的电阻率很低，减阻剂的应用可以看作相当于接地导体，相当于接地体尺寸的增大，同时增加接地体与大地的有效接触面积，有利于稳定泄流降阻。

3、送电线路杆塔接地降阻方法措施

3.1、加强土壤电阻率的测量精度

在输电线路和杆塔的设计阶段，不仅对区域的精确测量的地质条件，还应采用土壤电阻测量不同环境的设备，在不同地区的土壤电阻率测量准确，保证准确的电阻率。同时，不以过去的经验作为参考标准的电阻率值，更不是对典型设计图纸数据盲目应用，这将严重阻碍塔和设置接地装置，确保如果土壤电阻率误差小的安装，也必须在严格按照建筑施工过程中的相关设计图纸。此外，接地导体材料的选择，也符合标准。

3.2、重新埋设焊接或延伸杆塔接地射线

对测量出的接地电阻值不合格的杆塔接地体进行开挖检查，发现有锈蚀或断裂的接地引下线时，要重新敷设或延长接地射线并进行焊接。敷设接地射线过程中，根据杆塔所在的地形环境以及存在的问题性质做出合理的整改措施，比如土壤电阻率低又便于施工的地方铺设水平放射线，在放射线时结合地形和土质情况做放射分支线；在岩缝及土层较厚的地方打入垂直接地极，或做深埋接地坑，在坑中用圆钢焊接散开的分支网做接地极等等。对改造过的杆塔接地装置还要进行复测，以此判断改造措施实施的正确性。水平接地体之间做到尽量远离，平行距离都不小于5m，在一般地区，要求接地体埋深不得小于0.4m。而山区线路普遍位于不利的地形条件下，多有土壤不良或是地势较高，受气候因素影响较大，根据历史经验埋设深度对接地电阻的季节系数的影响是较大的，在埋设深度为0.5m时，季节系数可高达1.4-1.8，使杆塔很难保持正常的耐雷水平。因此在山区地带，应适当提高埋设深度，提高到0.6-0.8m。

3.3、使用化学降阻剂

接地电阻增大，且长时间高，可适当在地面附近使用耐化学还原剂，以降低接地电阻。减阻剂，但也有良好的导电性，通常，其中包含的水和电解质的大部分成分。阻性剂上的网状胶体覆盖固定，使其不会被雨水冲走，并能起到长时间减阻的作用。此外，在应用减阻剂的过程中，正确的方法是将高压泵的位置压入地面周围的降阻剂对机体，能起到立竿见影的效果。

3.4、应用离子或石墨接地极等新材料

针对接地体多由于腐蚀导致接地电阻较高的现状，目前国内已逐步推行使用离子或石墨接地极对杆塔接地进行改造。离子或石墨接地极内部填充料含有特质的化合物，能充分吸收空气中的水分，通过潮解作用，将活性离子化合物有效释放到土壤中，不仅能够降低接地极与土壤的电阻值，还能改善周边土壤的电阻率，有效增强雷电导通释放能力。其具有阻抗低、导电性强的优点，可有效消散雷电和电力故障电流，而且不与任何酸、盐或碱发生反应，杜绝了长期埋入土壤中存在的接地体腐蚀现象，性能稳定适合长期使用。但是新型接地极的成本较高，实际应用时需要综合考虑，而且施工相对简单还应做好防盗措施。

3.5、接地模块

接地模块是一种非金属材料，主要由接地、导电性、非金属矿物的良好化学稳定性、金属接地棒、电解液和保湿剂组成。接地模块埋入地球，接地非金属材料，形成良好的整体接触。它可以与土壤紧密接触，扩大散流面积，降低土壤间的接触电阻；另一方面它周围的土壤孔隙渗透，降低周围土壤的电阻率，电阻率的变化，形成一个低电阻区四周轻轻接地，接地电阻明显下降。接地模块包含一个金属钝化剂，能使金属接地面快速钝化，有效防止金属腐蚀的金属接地接地，延长使用寿命；接地模块能有效保持土壤保湿剂在旱季土壤水分，防止接地电阻受气候变化的影响，因此接地模块具有良好的抗腐蚀性和长期稳定性。

3.6、加强定期维护

输电线路杆塔接地的经验，通过地下材料的腐蚀与空气长时间接触，和迷失”现象的塔”的出现，为解决这一问题，应定期地传输塔体进行经常性的维护和保养，如果发现测量装置的主体接地电阻测量，接地电阻太高，将过程的金属导体，表面上的金属导体去除腐蚀；如果发现接地体电阻太高，和腐蚀比较严重，要及时更换新的接地，对杆塔接地电阻可以在正常范围内，以确保稳定输电线路的电力传输。

总而言之，雷电过电压是造成输电线路跳闸故障的主要原因之一，电网故障分类统计表明:我国高压输电线路因雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的40%～70%。输电线路杆塔接地装置是保护电力系统安全可靠运行、保护电气设备和工作人员安全的重要措施和根本保证。输电线路杆塔接地装置的接地电阻偏高的地段，往往是一些土壤电阻率较高、地形复杂、交通不便或接地装置施工困难的地段，而这些地段往往是雷电活动频繁的山区，需要采用降阻措施，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

参考文献

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