地網(wǎng)接地電阻值對輸電桿塔防雷可靠性影響研究

張明旭，王軍，閆敏，趙志剛，劉富文，劉居輝

（1.國網(wǎng)河北省電力有限公司檢修分公司，河北 石家莊 050000；2.福建優(yōu)迪電力技術(shù)有限公司，福建 福州 350000)

隨著我國科技發(fā)展和國民經(jīng)濟的提高，我國的輸電線建設(shè)工作在不斷開展。而在我國的輸電線路建設(shè)工作中，地網(wǎng)接地工作一直以來都是使電力系統(tǒng)設(shè)備得以保持穩(wěn)定及順利運行的重要手段，更是確保了輸電線路具有一定防雷能力的主要原因，而其桿塔接地電阻的大小會直接對線路的防雷能力造成影響。阻值在防雷工作中有著至關(guān)重要的作用，本文將從接地電阻的基本概念，實際雷電流的發(fā)生，接地電阻對輸電桿塔防雷的重要性，以及造成電阻阻值偏高的不利因素、和改善、解決方案的方面經(jīng)行一一論述。

1 防雷接地電阻的概念

防雷接地的作用分為兩部分，一方面是防止雷擊而造成的傷害，另一方面是防止靜電產(chǎn)生的危害。而其中產(chǎn)生作用的防雷接地電阻，顧名思義，是指電流由接地裝置流入大地后，再通過大地流向遠(yuǎn)處或者另一接地體中所遇到的電阻。它包括5 大部分：（1）地線和接地體本身的電阻；（2）接地體與大地的電阻之間的接觸電阻；（3）還有兩接地體之間大地的電阻；（4）接地體到無限大遠(yuǎn)處的大地電阻；（5）大地的電阻。

2 雷電流泄放方式

在發(fā)生雷電的情況下，雷電保護(hù)系統(tǒng)中的接地裝置會將巨大的雷電脈沖電流安全地泄放到大地。從而不會危及建筑內(nèi)的人和設(shè)備，使其得到保護(hù)。在一般情況下，電流的泄放會經(jīng)過接閃器、引下線和接地裝置。

3 雷電流的特性

因為雷電具有大電流和高電位的特點。所以，雷電流在放出電流時，其電流幅值可以高達(dá)數(shù)千安。再加上其發(fā)電時間極短，導(dǎo)致放電速率高達(dá)50KA/S，使其處于高頻沖擊波水平。

此外，雷電還具有以下三大效應(yīng)，使得它的危害直線上升。

（1）機械效應(yīng)。當(dāng)雷電流流過建筑物時，該建筑物中的空氣將會通過劇烈膨脹，使得水分充分汽化，以至于破壞或者炸裂被擊毀的建筑物，還會增加損壞人畜以及周圍設(shè)施的可能性。

（2）熱效應(yīng)。雷電流在流經(jīng)導(dǎo)體的過程中，會在極短的時間里，放出大量的熱能，產(chǎn)生高溫，以至于引起導(dǎo)線和設(shè)備的燃燒。導(dǎo)致金屬熔化、飛濺，從而引發(fā)火災(zāi)和停電等一系列問題的發(fā)生。

（3）電氣效應(yīng)。雷電使得大氣過電壓，造成電器設(shè)備的破壞。還極其容易造成線路斷電，甚至出現(xiàn)危害人身安全的高壓竄入低壓的現(xiàn)象。

4 接地電阻對防雷的重要性

輸電桿塔防雷的可靠性由許多因素影響，線路的保護(hù)角的大小、接地電阻的大小、避雷器的安裝、耦合地線的安裝等等，而其中地網(wǎng)電阻的大小為我們對于防雷的可靠性判斷提供了重要依據(jù)。在雷擊的情況下，擊于輸電線的雷電將會通過接地裝置將雷電引入大地。從而避免了雷電引起的停電事故的發(fā)生。而我們降低地網(wǎng)接地電阻值無疑會提高線路的抗雷水平，因為電阻阻值越低，雷電流散速率越快，以此提高起防雷的可靠性。

5 接地電阻無法滿足要求時，產(chǎn)生的影響以及危害

接地電阻的大小和合理化使用是輸電桿塔抗雷具有可靠性的重要保證，如果，接地電阻的阻值無法達(dá)到需求時，將會由于供電異常的問題，造成設(shè)備損毀，甚至還會對人身安全造成威脅。對于輸電桿塔抗雷可靠性的保證可想而知。但接地電阻偏大時，危險有三：（1）使得電流流過產(chǎn)生在接地電阻上的分壓增大。如果此時有人誤碰設(shè)備，將會與接地電阻形成并聯(lián)，高電壓加在人體之上，使其觸電造成生命危險。（2）接地電阻阻值過大將會對變壓器批避雷器的正常工作產(chǎn)生影響，使其無法正常地對地放電，大大增加了避雷器和變壓器損毀的風(fēng)險。（3）由于電流具有的機械效應(yīng)和熱效應(yīng)這兩大效應(yīng)，接地電阻在高電阻狀況下，在遭受雷擊時，無法將雷電流進(jìn)行寫法，給設(shè)備和工作人員帶來了不小的傷害。因此，接地電阻應(yīng)該盡可能地小，只有這樣，才能在極短的時間里，將雷電流泄放在大地，減少雷電流對設(shè)備和工作人員帶來的傷害。

6 產(chǎn)生電線路桿塔接地電阻無法滿足需求的原因

（1）環(huán)境因素。一方面，輸電線路桿塔施工場地地形、地質(zhì)復(fù)雜，條件惡劣。復(fù)雜的地形和地質(zhì)差等因素導(dǎo)致無法為工程的施工給與足夠?qū)掗煹膱龅睾涂臻g。其土質(zhì)條件也無法滿足安全水平設(shè)置的要求，有些施工場地甚至沒有土層。為輸電線路桿塔工程的建設(shè)帶來了極大的困難。另一方面，在一些山區(qū)等接地區(qū)域出現(xiàn)了土壤電阻率高的問題，這不但影響了防雷系統(tǒng)的效果，在一定程度上，更是會出現(xiàn)雷電對輸電線路桿塔造成傷害。此外，由于土壤干燥，水分稀少或無水，使得土壤中的電量子熟練稀少，導(dǎo)致導(dǎo)電性減低。無法保證輸電線路桿塔功能的發(fā)揮。而我國北方地區(qū)較為干燥，使得其地區(qū)輸電線路桿塔的雷擊風(fēng)險較大。

（2）設(shè)計因素。輸電線桿塔的設(shè)計與輸電線路的正常運行與防雷水平的高低直接相關(guān)聯(lián)，在設(shè)計過程中，由于地形地貌和地質(zhì)條件等因素的影響，為設(shè)計人員的勘察和取樣工作造成了一定的困難，加大了技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān)及其工作量。導(dǎo)致取樣結(jié)果與實際值相差很大，無法提供準(zhǔn)確有力的數(shù)據(jù)作為參考。與此同時，技術(shù)人員在某方面不懂得因地調(diào)整，使得設(shè)計方案與施工場地地形不吻合，使得施工的進(jìn)度受到影響。

（3）施工因素。桿塔施工是送電線路的三大工序（基礎(chǔ)、桿塔、架線）之一，屬于隱蔽工程。而桿塔工程的接地施工地點多在野外，在天氣、地理位置多方面的影響下，使得很難有效地對施工過程進(jìn)行監(jiān)督管理，在加上工期問題、施工人員技術(shù)原因，造成了未按照設(shè)計好的圖紙進(jìn)行施工等情況的出現(xiàn)。在建設(shè)過程中，還應(yīng)注意回填土?xí)r，不要將石塊等影響接地體的雜物一并埋入其中的操作性問題。

（4）土壤因素。在影響接地電阻的因素中，土壤電阻率對電阻的大小產(chǎn)生了巨大影響。土壤電阻率會隨著土壤性質(zhì)、含水量、溫度、化學(xué)成分、物理性質(zhì)等因素的變化而變化。不同的土壤其土壤電阻率也會由不同的差別，甚至?xí)霈F(xiàn)千倍、萬倍的差別。含水量的高低也在一定程度上直接影響到土壤電阻率的大小。當(dāng)土壤足夠干燥時，電阻率可以近似認(rèn)為趨近于無窮。隨著含水量的升高，土壤的電阻率會不斷降低。在高溫或低溫的溫度條件下，土壤電阻率較高。在土壤中含有鹽、酸、堿等成分存在時，電阻率會偏低。同時，季節(jié)的變化、土壤的緊密度也會對土壤的電阻率也會產(chǎn)生影響。

7 為保證輸電桿塔抗雷的可靠性，減小接地阻值的有效方法

（1）篩選合適的線路。在工程實施過程中，可以利用氣象平臺對當(dāng)?shù)氐那闆r進(jìn)行了解分析，在此基礎(chǔ)上，避免雷電活動高峰區(qū)域；在確定線路時，充分做好情況分析，可以使線路更具有可行性和合理性。

（2）勘測設(shè)計。不能直接照搬舊圖，應(yīng)根據(jù)實際施工現(xiàn)場情況進(jìn)行繪制專門的設(shè)計圖。對施工區(qū)域的地形、土壤條件進(jìn)行實地測量，為施工的進(jìn)一步進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備。

（3）嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格做好質(zhì)量監(jiān)管，在進(jìn)行施工過程中，監(jiān)督人員應(yīng)當(dāng)拍攝現(xiàn)場照片。做好每一步，確保每一步的正確性和標(biāo)準(zhǔn)化。在施工工作完成后，運行單位應(yīng)當(dāng)派檢驗員進(jìn)行逐一驗收，做好相關(guān)工作。

（4）改善土壤電阻率。改善土壤最直接的方法便是換土，用土壤電阻率較低的土壤替換土壤電阻率較高的土壤。另外，我們還可以借助化學(xué)的力量進(jìn)行土壤處理。將低電阻率的化學(xué)物質(zhì)與土壤混合，從而減低土壤的電阻率。另外，我們還可以采用深井接地或深埋接地體的方法。讓土壤水分增加，從而降低土壤電阻率。利用具有導(dǎo)電性能良好的強電解質(zhì)和水分的降阻劑也是一種改善土壤的有效方法。

8 結(jié)語

就上述所言，地網(wǎng)接地電阻值的大小對輸電桿塔的抗雷性有著重要影響。接地阻值越高，地電位升越大。對附近設(shè)備影響越大。防雷效果越差。從抗雷性角度而言，只有保證接地電阻阻值在合理化范圍以內(nèi)，才能使線路的抗雷的可靠性有所保障，以確保雷電順利地流入大地，保護(hù)線路絕緣，降低線路被雷擊中的概率，提高運行可靠性，避免雷電帶來的人身傷害。