浅谈输电杆塔接地电阻影响因素及降阻措施

来源:用户上传      作者:

　　摘要：输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要，由于杆塔接地不良而发生的雷害事故所占的线路故障比例非常高。本文阐述了杆塔接地的普遍性要求，并对输电线路杆塔中接地电阻偏高原因及其降阻措施方面进行了分析探讨。
　　关键词：输电线路；杆塔接地；影响因素；降阻措施
　　
　　
　　输电线路的接地，既是杆塔保护接地，又是线路防雷保护接地。接地装置的设计施工及运行维护，是一个系统的工程，只有全过程质量控制，才能保证线路的接地始终处于良好状态，才能保证线路安全运行。
　　1 输电杆塔接地的普遍性要求
　　1.1 对杆搭接地电阻要求
　　关于杆搭的接地电阻，DL/T620―1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第6.1.4条规定：有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表1所列数值
　　表l 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻
　　土壤电阻率(Ω•m) ≤100 ＞100～500 ＞500～1000 ＞1000～2000 ＞2000
　　接地电阻(Ω) 10 15 20 25 30
　　注：如土壤电阻率超过2000Ω•m，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6～8根总长不超过500m 的放射形接地体，或采用连续伸长接地体，接地电阻不受限制。
　　对杆塔接地电阻的要求是随着杆塔所在位置的土壤电阻率的升高而放宽的。这是考虑到投资与电网安全的一种最优“性价比”。在雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应尽可能地降低杆塔接地电阻。
　　规程第6.1.7条还规定：中雷区及以上地区35kV 及66kV 无避雷线线路宜采取措施，减少雷击引起的多相短路和两相异点接地引起的断线事故，钢筋混凝土杆和铁塔宜接地，接地电阻不受限制，但多雷区不宜超过30Ω。钢筋混凝土杆和铁塔应充分利用其自然接地作用，在土壤电阻率不超过100Ω•m或有运行经验的地区，可不另设人工接地装置。第6.1.8规定：钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间，宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋如上下已用绑扎或焊接连成电气通路，则可兼作接地引下线。利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母、铁横担问应有可靠的电气连接。
　　1.2 对杆塔接地装置形式要求
　　DL/T621―1997《交流电气装置的接地》第6.3.1条规定：高压架空线路杆塔的接地装置可采用下列型式：
　　① 在土壤电阻率ρ≤l00Ω•m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、变电所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100Ω•m<ρ≤300Ω•m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外，应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.6m。
　　③ 在土壤电阻率300Ω•m <ρ≤2000Ω•m的地区，可采用水平敷设的接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.5m。
　　④ 在土壤电阻率ρ<2000Ω•m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 放射形接地极每根的最大长度应符合表2。
　　⑦ 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他措施。
　　表2放射形接地极每根的最大长度
　　土壤电阻率(Ω•m) ≤500 ≤1000 ≤2000 ≤5000
　　接地电阻(Ω) 40 60 80 100
　　这些规定既考虑了线路的安全运行，特别是防止雷害事故的需要，又考虑了现场实际情况，对杆塔接地装置的形状、形式、放射长度、连接、埋深都做了具体的规定和要求，是指导进行杆塔接地设计和施工的依据。
　　2 影响输电杆塔接地电阻的因素
　　对输电线路杆塔接地电阻偏高的原因进行调查发现：引起杆塔接地电阻偏高的原因有多个方面，即有客观原因，又有运行维护方面的问题，归纳起来主要有以下几个方面的原因：
　　2.1 地质、地势复杂
　　山区主要是土壤电阻率偏高，据我们调查一些山区的土壤电阻率一般在1 300Ω•m～3O00Ω•m，且有的山区土层较薄或根本没有土壤，基本上全为岩石，交通不便。接地施工难度大。在这些地区土壤干燥，而大地导电基本上是离子导电、而各类无机盐类只有在有水的情况下，才能离解为导电的金属离子，所以干燥的土壤导电能力是非常差的，这是山区或干旱地区杆塔接地电阻偏高的主要原因。
　　2.2 设计施工方面的原因
　　在山区由于地形复杂，土壤不均匀，土壤电阻变化较大，在设计杆塔的接地时需要实地进行认真的勘探，结合实际情况进行认真的设计。但是对实际工程进行调查时发现在设计施工方面存在如下问题：
　　① 设计时有时不到现场进行土壤电阻率测式，不到现场进行地形，地势和地质勘探，根据实际做出符合现场条件的设计，而是对相当大的范围取一平均电阻率，或者套用典型的设计图纸，对接地电阻不进行计算，结果设计与现场实际不符。
　　② 不按图施工，尤其是在施工困难的山区、岩石地区，偷工减料不按图施工，如水平接地体敷设长度不够，少打垂直接地极等；
　　③ 接地体埋深不够。特别是山区、岩石地区，由于开挖困难，接地体的埋深往往不够，由于埋深不够会直接影响接地电阻值；再者，上层土壤容易干燥，受气候的影响也大，另外由于上层土壤中含氧量高，对接地体的腐蚀也就较快；
　　④ 回填土的问题。要求用细土回填，并分层夯实，可在实际施工时往往很难做到，尤其是在岩石地段施工时，由于取土不便，往往采用开挖出的碎石回填，这样接地体就不能与周围土壤保持可靠的电接触，同时还会加快接地体的腐蚀速度；
　　⑤ 采用化学降阻剂或木碳食盐降阻。采用化学降阻剂或木碳食盐降阻，会在短期内收到降阻效果，但这是不稳定的。因为化学降阻剂和食盐会随雨水而流失，并加速接地体的腐蚀，应付竣工验收可以，在以后的时间内接地电阻迅速反弹，并缩短接地装置的使用寿命，运行单位降阻的维护成本会更大。
　　2.3 运行维护方面的原因
　　有些杆塔在初建成时是合格的，但是随着运行时间的推移，杆塔接地电阻会越来越大，这主要有以下一些原因：
　　① 接地体的腐蚀，特别是在山区酸性土壤中，或风化后土壤中，最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀，最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处，由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使杆塔“失地”的现象。还有就是接地体的埋深不够，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，使接地体容易发生吸氧腐蚀，由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大，甚至使接地体在焊接头处断裂，导致杆塔接地电阻变大，或失去接地。
　　② 在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。
　　③ 杆塔接地引下线与接地装置的连接螺丝因锈蚀而使接触电阻变大或形成电气上的开路。
　　④ 外力破坏，杆塔接地引下线或接地体被盗或外力破坏。
　　3 降低输电杆塔接地电阻的措施
　　3.1 深埋接地极
　　表层土壤电阻率很高，而下层土壤电阻率较低，或有金属矿、地下水时，可钻透表层，将接地体埋入下层，一般在10～100m 之间，它不受地形和地势限制，也不受接地网敷设范围的限制，有接地电阻稳定、安全可靠的优点。

　　在输电线路上，一般用人工方法，深埋接地用无缝钢管、角钢等一头打扁或切割成光形，一根接地(焊接)一根打入地下。
　　3.2 人工改善接地电阻率
　　在已开挖好接地沟、坑内，用低电阻率的粘土或其他降阻剂置换接地体附近的石渣，其作用原理是降阻剂电阻率远小于土壤电阻率，接地体周围的降阻剂相当于扩大了接地体的直径。故降阻剂必须有很强的附着力，不将降阻剂夯实，效果将大为减少。一种理想的降阻剂应具备：降阻效果好；有效使用年限长；对接地体的腐蚀少；无毒、无环境污染；价格低廉、来源充足；施工方便等优点。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。
　　输电线路上，在山区，以挑取附近低电阻率的粘土、肥土最为方便、经济，而且运行中阻值比较稳定。在山区挖的接地沟应等高水平埋设，防止雨水冲走降阻剂。
　　3.3 增强接地体长度
　　由多根射线不能满足接地体要求时，可采用两根连续伸长接地线，即将杆塔间接地体在地下相连。遇山谷时地中两根接地线可穿出地面，凌空跨越，不宜将地线切断，否则雷电流传播到接地线末端发生正反射，形成更高的电压。接地线在山谷中凌空，虽不能就地散流，但仍能起耦合地线的作用。结合工程实际运用，经过分析表明，当接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大；当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于lOOm。
　　3.4 引伸接地
　　当杆塔附近有可耕地、水塘或山岩大裂缝等，均可将接地线引伸到这些地方，再因地制宜敷设接地体。引伸连接线应不少于2根，应有一定截面积，引伸距离不宜大于60m。
　　3.5 利用拉线接地
　　带拉线的杆塔，利用拉线和拉线盘的散流作用，或再在每个拉线盘旁作1～2根10～ 15m 长的短射线，以加强散流，也是一种辅助的降阻方法。
　　3.6 突出搞好重雷区、易击点
　　当某一区段(至少包括五基杆塔)雷击密度≥0.2次/塔•年时，称为重雷区；当某一杆塔及前后档距内的雷击刻度≥O.5次/塔•年时，称为易击点。
　　在改善接地时，突出搞好重雷区、易击点，是既经济又有效的好办法。对易击点及其附近若干基塔可以采用加强型接地装置，如采用超过规程限额的12根60m 的射线。其接地电阻不应超过规定值的一半，当土壤接地电阻率大于200m•Ω时不宜超过20Ω。
　　山区输电线路，一些杆塔立在山顶或山脊上，其间跨越一条条深山沟。这些杆塔相当于高杆塔，应将它作特高塔对待。它们往往成为落雷的易击点，应予重点降低接地电阻。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-593891.htm