淺談35kV～220kV輸電架空線路接地電阻的應(yīng)用

（國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司，山東泰安市，271000） 張愛國

目前我國電力工業(yè)發(fā)展最重要的輸電方式就是架空輸電線路，架空輸電線路起到橋梁的作用，可以把不同區(qū)域內(nèi)的電站進(jìn)行連接，來完成對電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。按照電壓等級，架空輸電線路可分為四類，①高壓架空輸電線路，即電壓等級為35kV～110kV；②超高壓架空輸電線路，即電壓等級為220kV～750kV；③超高壓架空輸電線路，即電壓等級為800kV 及以上；④配電線路，即電壓等級為10kV 及以下。本文是對高壓輸電架空線路接地電阻的應(yīng)用進(jìn)行研究，即電壓為35kV～110kV。

1 接地電阻的重要性

1.1 概述

接地電阻是指電流從接地裝置向地面進(jìn)行的擴(kuò)散和流動(dòng)，然后再從地面進(jìn)行擴(kuò)散和流向另一個(gè)接地體的時(shí)候所產(chǎn)生的電阻。接地設(shè)備的接地電阻是電氣設(shè)備接地部分的對地電壓與接地電流之比。接地電阻主要由四部分組成，①接觸的電阻；②地體的電阻；③接地線的電阻；④散流的電阻。

1.2 作用

接地電阻的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是將雷電、設(shè)備泄露的電流引入到地上，避免設(shè)備發(fā)生爆炸引起火災(zāi)，從而確保了設(shè)備良好運(yùn)行和正常工作；另一方面降低設(shè)備周圍的電壓，避免造成人體觸電，從而確保人身安全。當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣層損壞并發(fā)生相間故障時(shí)，設(shè)備外殼的電位將升高至相電壓。此時(shí)，如果直接觸摸設(shè)備，故障電流將全部流過人體，導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。根據(jù)Ir/Ijd=Rd/Rr，接地體的接地電阻與流向人體的接地電阻密切相關(guān)，流向人體的接地電阻值會(huì)隨著接地體的接地電阻的增加而增加，反之同樣。為了限制通過人體的電流（小于10MA），只要對Rd的大小進(jìn)行適當(dāng)控制（通常不超過4Ω），就可以起到保護(hù)作用防止人體受到觸電的危險(xiǎn)。

1.3 意義

電氣設(shè)備的接地保護(hù)措施是否安全、可靠需要接地電阻這一重要指標(biāo)來衡量。近幾年來高架輸電線路一直出現(xiàn)問題，其中最大的問題就是由雷擊而引起的跳閘現(xiàn)象，電網(wǎng)由于雷擊傳輸線而導(dǎo)致的跳閘和停電逐漸增加，根據(jù)電網(wǎng)的故障統(tǒng)計(jì)，在高壓線路的跳閘總數(shù)中，雷擊造成的故障約占50%至60%。另外在地形復(fù)雜的山區(qū)，受其地理位置的影響其土地電阻率比較高，再加上雷雨天較多，高架輸電線路遭遇雷擊的次數(shù)更多，查找故障點(diǎn)和緊急維修更加困難，導(dǎo)致較大的損失。接地電阻的功能是安全、可靠的，確保雷電電流泄漏到地面，從而保護(hù)線路設(shè)備絕緣，降低線路雷擊跳閘情況的發(fā)生，以達(dá)到提高線路運(yùn)行的可靠性和避免因步進(jìn)電壓引起人身傷害的目的。

2 輸電架空線路接地電阻系數(shù)偏高的原因

2.1 客觀條件

在某些地區(qū)因地質(zhì)環(huán)境和自然環(huán)境比較惡劣，會(huì)對架空輸電線路的接地裝置產(chǎn)生不利影響，并給接地裝置造成嚴(yán)重的問題。在山區(qū)里面其土壤的電阻是比較高的，對接地裝置的影響比較大。還有一些地形條件更為復(fù)雜的情況，其自然地形多為陡峭且地質(zhì)較差，非常不利于施工工作的開展，給安裝工作帶來不便。土壤的接地裝置是主要的傳播媒介，在我國北部地區(qū)沙漠和戈壁較多，土壤相對干燥且不易導(dǎo)電，這樣的地形更會(huì)產(chǎn)生較高的電阻。

2.2 主觀設(shè)計(jì)

山區(qū)的地形通常較為復(fù)雜并受地質(zhì)原因的影響，土壤通常不平坦，電阻值不斷變化。為了使電阻變化在合理的范圍內(nèi)，應(yīng)仔細(xì)檢查每個(gè)階段的電阻，并結(jié)合塔架的地形，測量周圍的實(shí)際差異并計(jì)算出實(shí)際的接地裝置。該接地裝置系統(tǒng)更加復(fù)雜，檢測過程更加繁瑣，因此設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)誤差，這也與土壤電阻率的差異有關(guān)。當(dāng)沒有固定的設(shè)計(jì)圖和塔架位置時(shí)，必須使用與設(shè)計(jì)圖相似的圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使設(shè)計(jì)符合場地施工要求，并且塔架場地與接地電阻之差在合理范圍內(nèi)。

3 降低高壓輸電架空線路接地電阻的措施

3.1 做好桿塔接地設(shè)計(jì)

在線路可行性研究和初步設(shè)計(jì)線路選擇階段，設(shè)計(jì)單位的專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)?shù)骄€路所在區(qū)域?qū)嵉乜疾炀唧w的情況。如果設(shè)計(jì)路線遭遇了雷電區(qū)域，就需要根據(jù)雷電的活動(dòng)情況，盡量避開，如若不能避開，就需要避開頻繁的區(qū)域，合理確定路徑計(jì)劃。在線路施工圖的最終勘察和定位階段，專業(yè)測量人員需要逐基測量土壤電阻率，以為塔架接地設(shè)備的合理設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的信息。

3.2 降低接地電阻的措施

3.2.1 利用接地電阻降阻劑

降阻劑是當(dāng)前一種相對較新且積極普及的方法，其成分是化學(xué)配備的，它的外圍是網(wǎng)狀膠體，內(nèi)層包含了具有良好的導(dǎo)電效果的強(qiáng)電解質(zhì)和水分。降阻劑可以保持長時(shí)間的導(dǎo)電效果，因?yàn)橛赏鈱拥木W(wǎng)狀膠體護(hù)住水解的液體，不會(huì)被隨著地下水和雨水的沖刷擴(kuò)散。降阻劑使用應(yīng)當(dāng)注意的是需要放置在接地極的附件，這樣就可以減少接觸電阻的產(chǎn)生，增加接地極的尺寸，接地極的接地電阻在一定程度上就會(huì)得到降低，尤其是在區(qū)域和規(guī)模比較小且集中的地區(qū)使用降阻劑進(jìn)行降阻的效果更佳。

3.2.2 采用外引式接地

外引式接地多數(shù)是在丘陵地區(qū)使用，當(dāng)?shù)貐^(qū)的接地電阻比較高時(shí)，無法根據(jù)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境降低現(xiàn)場的接地電阻。而距離此區(qū)域的不遠(yuǎn)處，就有水源和低電阻的土壤，就可以使用此類方法。具體方法是鋪設(shè)水下接地網(wǎng)，或者制作接地極，然后使用地線將其連接到外部進(jìn)行接地。使用此方式時(shí)需要注意的是，外引接地設(shè)備需要避開行人通道，以防止步進(jìn)電壓受到電擊；在穿越高速公路時(shí)，外部引線的埋入深度應(yīng)大于或等于0.8m。

3.2.3 鉆孔深埋法

近年來，我國逐漸開始使用鉆孔深埋法進(jìn)行降低電阻，其辦法是從美國引入的，其實(shí)際效果已經(jīng)得到了驗(yàn)證。鉆孔深埋法中一般使用的是5～10m左右長度的垂直接地體，具體的長度最終是取決于地質(zhì)條件的，接地體一般為圓鋼型，其直徑一般為20～75mm，直徑的不同不會(huì)影響接地電阻。該方法適用于諸如擁擠的建筑物或鋪設(shè)接地網(wǎng)絡(luò)的狹窄區(qū)域，在這些狹窄區(qū)域內(nèi)很難使用傳統(tǒng)方法找到接地電極的正確位置，而且還無法保證具體的安全距離。雖然可以通過其他措施對接地體進(jìn)行覆蓋，從而確保接地的安全性，但是這樣做必會(huì)增加施工成本，造成不必要的浪費(fèi)。沙質(zhì)土壤使用鉆孔深埋法的效果最佳，因?yàn)榇蠖鄶?shù)沙質(zhì)層都在表層的3m 以內(nèi)，并且深層土壤電阻率很低。

3.3 加強(qiáng)工程施工管理與日常運(yùn)行維護(hù)

施工單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行施工，必須嚴(yán)格檢查每個(gè)環(huán)節(jié)，以確保施工質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)項(xiàng)目監(jiān)督，全面監(jiān)督整個(gè)施工過程。施工完成后，維護(hù)部門應(yīng)定期檢查塔架接地裝置和測量塔架的接地電阻，及時(shí)消除缺陷進(jìn)行維護(hù)，要時(shí)刻讓接地裝置進(jìn)行良好的運(yùn)行。