架空输电线路杆塔降低接地电阻措施

架空输电线路杆塔降低接地电阻的措施探讨摘要：输电线路的杆塔接地是输电线路里最重要的一环，是防止雷电危害不可或缺的措施之一。为保证输电系统安全稳定运行，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。本文通过分析杆塔接地装置的一般要求、杆塔接地电阻超标的原因，从而探讨有效降低杆塔接地电阻的措施。

关键词：架空输电线路；杆塔；接地装置；接地电阻

输电线路的杆塔接地是线路防雷的主要措施之一，其可靠性对保证电力系统的安全稳定运行具有重大的意义。其中接地电阻指的是接地引下线、接地散流电阻和接触电阻，它是用来确保外来雷电流入地面，绝缘线路的设备，以便减少线路被雷击的跳闸率，避免跨步电压对人体产生伤害和提高运行可靠性。降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、降低线路雷击跳闸率的主要措施。

1 雷电对输电线路的危害

架空输电线路在运行中，由于杆塔接地不良而引发的雷害事故占线路故障率的比例较高，这主要是由于雷击杆顶或地线(避雷线)时，当雷电流通过杆塔接地装置泄流人地，由于接地电阻偏高，从而产生了较高的反击过电压所致。这种由于线路遭受雷击时产生的过电压称为大气过电压，会使线路设备及其绝缘受到破坏而产生事故，若变电站防雷措施不良，甚至会造成变电站设备的损坏。

2 杆塔接地装置的一般要求

根据《110—500kv架空送电线路设计技术规程》(dl／t5092—1999)中9．0．11节的要求：有地线的杆塔应接地。在雷季干燥时，每基杆塔不连地线的工频接地电阻，不宜大于表l的要求。

表1 有地线(避雷线)的线路杆塔工频接地电阻范围

在常规的输电线路工程中，高压架空线路杆塔的接地装置一般要求采用下列几种形式。

(1)在土壤电阻率p≤100ωm的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。对发电厂、变电站的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可不设人工接地装置。

(2)在土壤电阻率100ωm2000ωm的地区，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式，接地极埋设深度不宜小于0．3m。

(5)居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。

(6)在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1．5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其它措施。

3 杆塔接地电阻超标的原因

3.1 自然原因

以安徽省为例，该省地势西南高、东北低，地形地貌南北迥异、

复杂多样，全省面积2／3为山地和丘陵，地形复杂、地质条件较差，部分山区线路杆塔所在位置往往土层很薄甚至根本没有，岩石裸露，这类地形其土壤电阻率较高。据不完全统计，山区段土壤电阻率大都超过l000ωm，局部地段甚至超过5000ωm。

3.2 设计原因

近年来，由于电网建设发展迅猛，线路设计单位普遍存在项目工期紧、任务重的情况，在输电线路勘测设计中容易出现如下问题。

(1)由于测量工作量较大、时间紧，勘测人员未对线路杆位的土壤电阻率进行逐基测量，部分塔位直接凭个人经验估算土壤电阻率，往往取值与现场实际出人较大。

(2)电气设计人员不根据实际土壤电阻率数据进行验算，直接套用其它工程的现成接地图纸，造成杆塔接地形式不适应现场实际，给施工造成困难。

3.3 施工原因

部分施工单位对接地工程的重要性认识不足，而接地工程又属于隐蔽工程，监督困难，特别是在山区线路施工中，由于物料运输困难、劳动力成本偏高，经常存在不按图纸施工的现象，如水平接地线敷设长度、接地射线埋深、接地模块数量、降阻剂用量不够以及回填土不密实等情况屡有发生。更有极少数施工单位直接采用原地开挖出的块石、石屑回填，使杆塔接地体难以保持与周围土壤的可靠电气接触，同时由于回填物空隙较大，在雨水渗透的作用下，

致使接地装置迅速腐蚀、老化，甚至失去作用和功能。

3.4 运行原因

输电线路在经过一段时间运行后，部分杆塔的接地电阻数值会变大，主要原因如下。

(1)杆塔接地射线直接敷设在土壤中，土壤中的氧离子腐蚀接地体，使接触电阻变大，特别是在山区酸陛土壤中，接地体的腐蚀速度更快。

(2)在山区陡坡立塔的塔位，在施工阶段未注意环境保护，周围植被受到破坏，在雨季容易发生水土流失，引起接地射线外露。

(3)在平原或低山区线路中，杆塔的接地引下线与接地装置被盗引起回路电阻变大或形成断路。

由于近年来投运的高压送电线路长度迅速增加，供电公司的线路运行维护部门普遍存在人员短缺现象，部分地区对线路的巡查频率与细致程度有所下降，未能及时发现线路杆塔接地装置受损并加以修复。

4 降低杆塔接地电阻的措施

4.1 做好杆塔接地设计

(1)在线路可行性研究、初步设计选线阶段，

设计单位水文气象专业人员要到线路所在地区气象台(站)调查线路沿线雷电活动情况及附近已投运输电线路运行情况，在线路路径选择时尽量避开雷电活动频繁地段，合理确定路径方案。

(2)线路施工图终勘定位阶段，测量专业需对杆塔逐基实测土壤电阻率，为合理设计杆塔接地装置提供准确资料。线路电气专业需结合电网最大运行方式下的接地短路电流计算设计，并根据土壤电阻率数据仔细校核接地装置的接地效能与稳定性，确定最适合现场情况的接地形式。

4.2 降低杆塔接地电阻的措施

通常情况下，在土壤电阻率较高的地区，可选择下述接地装置降低杆塔的接地电阻。

①放射形接地方式

对于地形开阔、不受限制的地段，采用6～8根总长不超过500m 的放射形接地体，呈均匀散射形。也可在放射线上并联短的接地体，并联接地体之间的最小距离不小于5m，放射线铺埋沿线接地槽的上下左右要尽量铺直延伸。在山坡、斜坡处，设计埋深宜比正常埋深加大0．1—0．2m，接地槽的截面在施工时尽量达到矩形，且回填土须填实。

②连续伸长接地体方式

沿线路在地中埋设1～2根接地线，将杆塔的接地装置逐塔连接起来，即将高、低土壤电阻率区域连接起来，其主要作用一是加强线路防雷系统的场强，二是提高对雷电流的分流作用，可提高杆塔绝缘的耐雷水平约10％～20％，但受地形限制，该方式操作性不强。

③外引接地方式