輸電線路桿塔的接地引線問題與對策分析

賽富電力集團股份有限公司 譚啟榮

1 引言

在電網(wǎng)不斷發(fā)展的背景下，我國的高壓輸電線路安全性受到人們廣泛的關注。雷電問題是當前我國高壓輸電線路在建設和發(fā)展過程中所面對的重要問題之一，當前桿塔和線路的愈發(fā)密集也會帶來比較突出的人員安全隱患。鑒于此，針對相關情況進行輸電線路桿塔接地引線的優(yōu)化顯得尤為重要。

2 輸電線路桿塔接地存在的問題分析

比較突出的問題是在接地引線建設過程中，沒有針對相關區(qū)域進行相應的降阻措施應用。這種問題常見于山巖地區(qū)的輸電線路，由于土層較薄，這些土壤本身的電阻率較高，導致接地引線的效果無法充分發(fā)揮出來，線路整體耐雷水平較低，如果線路受到雷擊，則雷電將無法流泄出去，極易導致事故[1]。

在進行輸電線路桿塔接地引線建設的過程中，對應的設計工作也有著重要的作用。但現(xiàn)階段比較嚴重的問題是，相關單位在進行工作之中沒有重點強化對接地引線的設計與更換，尤其是部分早期投入的桿塔接地引線裝置，在當前的社會環(huán)境之下仍然在繼續(xù)使用，由于使用時間較長，接地引線的整體腐蝕問題較為突出，接地線路的電阻較大，無法充分發(fā)揮防雷接地的作用，容易導致危害事件的發(fā)生。對輸電線路桿塔接地引線的設計工作也較為滯后，這種情況是因為桿塔接地引線在設計過程中相關人員沒有針對具體位置的接地參數(shù)進行準確測量，從而造成接地網(wǎng)不能與實際情況相匹配的現(xiàn)象。

高壓輸電線路的施工線長面廣，施工過程中需要面對不同土壤、地質(zhì)環(huán)境，因而施工過程中可能存在忽視的現(xiàn)象，造成接地體的埋深不足、未進行夯實和焊接不達標等現(xiàn)象，這些情況均會在較大程度上對輸電線路桿塔接地的效果形成影響。

3 輸電線路接地線路降阻優(yōu)化措施

3.1 接地電阻的影響因素

一是降低土壤電阻率。土壤電阻率是現(xiàn)階段接地工程的一個常用參數(shù)，該參數(shù)將會對接地電阻的大小、地面電位分布、跨步電壓和接觸電壓形成直接的影響。從實際情況來看，不同區(qū)域土壤的電阻率差異巨大，而影響土壤電阻率的因素又比較多樣，如土壤的水分含量、電解溶液性質(zhì)和濃度等。以實際情況為例，在我國的山區(qū)，相關的土壤通常較為干燥，且土層較薄，整體的電阻率較高[2]。而在平原地區(qū)，土層較為深厚、土壤肥沃，電阻率一般較低。通常而言，在下層土壤電阻率一定的情況下，上層土壤的電阻率越小，則接地電阻越小，且土壤厚度越大，電阻越小。根據(jù)這一特性，在進行輸電線路桿塔接地引線施工的時候，相關人員可以通過在土壤之上進行電阻率較低的上層土壤鋪設，同時通過配合降阻劑的方法，充分地降低土壤電阻率，最終可以起到比較良好的降低接地電阻的效果。

二是對接地裝置結(jié)構(gòu)進行改變。在施工過程中，接地電極的幾何形狀是較為多樣的，在對應接地體的總長度相等的情況下，不同的接地裝置形狀的電阻值也是具有較大差異的，這種情況產(chǎn)生的原因是接地體之間的屏蔽作用。不同的接地形式也是影響電阻的重要原因，輸電線路桿塔常用的接地形式包括水平接地、垂直接地、自然接地等，合理地進行接地形式的選擇，也將在較大程度上對桿塔接地電阻形成降低作用。

三是合理使用降阻材料。降阻材料的使用將能夠比較顯著地降低接地電阻，在進行降阻材料使用之后，接地電阻由接地電阻和相關區(qū)域的土壤電阻共同組成。如果相關區(qū)域的土壤顆粒較小，且整體含水量較高，則接地電阻與周圍土壤電阻之和會越小，反之則會越大[3]。從這些內(nèi)容之中可以比較充分地了解降阻材料和接地電阻之間的關系，因此科學合理地使用降阻材料對于輸電線路桿塔接地而言意義重大。

3.2 桿塔接地引線優(yōu)化措施分析

在實際工作之中，如果周圍的土壤整體電阻較大，相關單位和人員就需要針對桿塔接地裝置進行優(yōu)化設計，使其更好地適用于現(xiàn)階段的輸電線路安全防護過程。施工過程中可以采取具有較好散流性能的鋼筋籠設計，這種設計方式相當于增大了桿塔基礎的橫截面積，從而擴大了導體與土壤之間的接觸面，可以實現(xiàn)更好的導電效果，達到降低電阻的作用。同時這種接地裝置由于是金屬良導體與土壤之間的直接接觸，其接觸電阻和散流電阻與土壤更小，如果在進行施工過程中進行高效膨潤土進行降阻和防腐，則能夠在增強降阻效果的前提下，達到避免鋼筋籠快速腐蝕而對電阻形成影響的作用[4]。

在接地裝置的設計方面，相關單位可以根據(jù)實際情況選擇相對較為適合的接地形式，以山區(qū)地區(qū)的桿塔接地裝置設計為例，采取樹枝狀接地裝置，不僅能夠?qū)ㄔO過程中的占地面積形成節(jié)約，還能夠通過放射極周邊所補充的若干根樹枝狀水平接地極來降低桿塔接地電阻，讓電阻充分滿足要求。當然在實際應用過程中，由于不同區(qū)域的土壤狀況是存在較大差異的，所以如果對應區(qū)域的土壤電阻率較高，相關人員可以嘗試在接地導體施工的過程中，進行降阻劑的鋪設，從而充分降低接地電阻，樹枝狀補充接地導體如圖1所示。

圖1 樹枝狀補充接地導體

4 輸電線路桿塔接地人身安全優(yōu)化措施

4.1 輸電線路桿塔接地對人身安全的影響因素

從既往的工作總結(jié)出發(fā)，當相關的線路電壓等級得到提高之后，線路對電能的輸送能力將會得到較大的增強，但該過程中如果對應的線路和設備產(chǎn)生故障，所產(chǎn)生的短路電流也會比較巨大，對人員的安全威脅較大。而在故障電流依靠接地裝置泄入大地的過程中，桿塔附近的地面電位會出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，如果這種情況下，桿塔周圍有人站立或者與桿塔進行直接接觸，就會導致人體承受跨步電壓或者是接觸電壓，對個體的生命安全將會造成較大的危害。

針對這種情況，相關單位在施工的過程中應當采取相應的措施，來降低有故障電流流過的時候?qū)е碌目绮诫妷汉徒佑|電壓，降低對人員造成的危害。在進行防范的過程中相關單位和人員可以對具體的影響因素進行把握，從而形成對應的措施來實現(xiàn)防范效果，跨步電壓和接觸電壓產(chǎn)生的原因均是因為故障電流流經(jīng)接地體的時候，接地體電流不均勻造成的電位分布不均勻所致，因此工作人員可以通過計算有故障電流流過的時候的電位分布，來實現(xiàn)對跨步電壓和接觸電壓的把握。

4.2 降低輸電線路桿塔接地裝置接觸電壓和跨步電壓的方法

根據(jù)輸電線路桿塔接地對人身安全的影響機制，在進行優(yōu)化的過程中相關單位可以通過降低桿塔地電位升和地面電位分布的方式，達到避免地傷害人體的效果。首先在降低桿塔地電位升的過程中，相關單位和人員可以通過加大分散故障電流的方法，來實現(xiàn)降低入地故障電流的目的，如在進行避雷線的設計和使用過程中，采用鋼芯鋁絞線作為主要材料，這種方式之下將能夠有效增大避雷導線的導電率，充分地對故障電流進行分散[5]。其次，減少電流作用于人體的時間，也是確保取得比較良好的效果的重要方法。

從實際情況來看，人體耐受電流與電擊的持續(xù)時間之間關系密切，通過降低持續(xù)時間，將能夠比較有效地提升人體的耐受電流值，因此相關單位在進行工作之中可以縮短故障電流的入地時間，讓對應過程中的跨步電壓和接觸電壓對人體的作用時間能夠得到縮短，最終降低其對人體的傷害。

最后，進行地面電位分布狀況的改善和優(yōu)化也是實現(xiàn)對人身安全進行保護的重要措施，相關單位和人員在工作之中可以在接地網(wǎng)之中，增加接地導體，以形成均壓帶，從而起到對應的效果。當然也可以在接地引線裝置建設過程中，充分地利用金屬結(jié)構(gòu)的管道、鋼筋等連成通路，且與水平接地網(wǎng)之間形成相對可靠的電氣連接，這種方法之下將能夠最大程度地降低接觸電壓和跨步電壓。

如果相關的輸電線路桿塔位于人口密集的區(qū)域，在接地引線裝置的優(yōu)化過程中，需要通過如下的方式進行展開和落實。

首先對于重點區(qū)域，如學校、城鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)等，在進行防護過程中相關人員需要積極進行這些區(qū)域的接地短路故障轉(zhuǎn)移，通過這種方式來達到減輕故障影響和危害的效果。

其次，相關人員在工作之中則有必要采取對應的措施，來實現(xiàn)對接地裝置的系統(tǒng)性優(yōu)化，讓其在工作之中可以比較有效地對電流的分布狀況，與對應區(qū)域的地表的電位分布情況進行改善，在這種方式之下，將能夠比較有效地對相關區(qū)域的跨步電壓、接觸電壓進行控制，進而保障人員安全。

最后，相關單位和人員需要針對重點區(qū)域桿塔表面土壤進行合理改造，從而進一步保護人身安全。以實際情況為例，在進行重點區(qū)域的桿塔接地裝置優(yōu)化的過程中，相關人員可以采取均壓環(huán)接地裝置，這種接地引線裝置在使用過程中直接埋設在對應的桿塔基礎之中，可以比較有效地對地表電位分布狀況形成優(yōu)化，立體均壓環(huán)接地裝置如圖2所示。

圖2 立體均壓環(huán)接地裝置

當然相關單位和人員也需要盡可能地減小重點防護區(qū)域桿塔的入地故障電流，該過程中可以通過利用絕緣配合原則，在相鄰非重點區(qū)域桿塔線路位置安裝并聯(lián)可調(diào)式過壓保護間隙，同時在工作之中通過對相應的保護間隙動作值進行合理的調(diào)整，最終即可以起到比較良好的轉(zhuǎn)移短路故障的效果。此外，在工作之中也需要對相關重點區(qū)域的絕緣子片數(shù)和污染情況進行關注，定期對已經(jīng)產(chǎn)生的污染進行清理，確保絕緣子片數(shù)滿足需求，從而充分地提高對應區(qū)域線路運行的安全性和可靠性。

5 結(jié)語

輸電線路桿塔接地引線裝置對現(xiàn)階段我國的電力系統(tǒng)運行安全和穩(wěn)定具有關鍵性的影響，如果在日常工作之中沒有對這一問題進行良好有效的處置，最終將導致輸電線路處于較為危險的狀態(tài)之下，同時也會對周圍的人員安全構(gòu)成嚴重的影響。針對這種情況，相關單位在進行書店線路桿塔接地引線裝置建設的階段，應當根據(jù)實際情況進行合理的設計，確保其使用過程中充分發(fā)揮其應有作用。