摘要：架空輸電線路桿塔接地裝置的主要作用是防御雷電，降低桿塔接地電阻是提高桿塔耐雷水平、降低雷擊跳閘率的重要途徑。本文針對(duì)架空線路桿塔接地裝置建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出具體解決措施。

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引言

架空線路桿塔接地對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘率的主要措施。

02

架空線路桿塔接地的標(biāo)準(zhǔn)要求

架空線路桿塔的接地電阻和型式在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]中都提出了具體的要求，是設(shè)計(jì)、安裝和改造架空線路桿塔接地的依據(jù)[2]。

1．桿塔的接地電阻

（1）有避雷線線路桿塔的接地電阻。有避雷線的線路，每基桿塔不連避雷線時(shí)的工頻接地電阻，在雷季干燥時(shí)，不宜超過(guò)表1所列數(shù)值。

表1 有避雷線的線路桿塔接地電阻

注:如土壤電阻率超過(guò)2000Ω·m，接地電阻很難降低到30Ω時(shí)，可采用6～8根總長(zhǎng)不超過(guò)500m的放射形接地體，或采用連續(xù)伸長(zhǎng)接地體，其接地電阻不受限制。

雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線段，應(yīng)改善接地裝置，適當(dāng)提高絕緣水平或架設(shè)耦合地線。

（2）無(wú)避雷線線路桿塔的接地電阻。對(duì)于中雷區(qū)及多雷區(qū)35kV及66kV無(wú)避雷線線路，宜采用措施，減少雷擊引起的多相線短路和兩相異地接地引起的斷線事故，鋼筋混凝土桿和鐵塔應(yīng)充分利用自然接地作用，在土壤電阻率不超過(guò)100Ω·m或有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，可不另設(shè)人工接地裝置。

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降低接地裝置工頻接地電阻的常用方法

1．利用自然接地體降阻

在接地工程中，充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)構(gòu)物以及上下金屬管道等自然接地體，是減少接地電阻、節(jié)約鋼材以及達(dá)到均衡電位接地的有效措施。

在利用自然接地體時(shí)，事先應(yīng)做好規(guī)劃，在施工時(shí)應(yīng)對(duì)這些鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋的連接，以及引出與人工接地網(wǎng)的連接都預(yù)先做好計(jì)劃，施工時(shí)同步進(jìn)行。在人工接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和施工時(shí)，為了充分利用自然接地體的降阻作用，應(yīng)盡量減少人工接地體對(duì)自然接地體的屏蔽作用。

2．外引接地

在土壤電阻率高的地區(qū)，當(dāng)距發(fā)電廠、變電站2000m以?xún)?nèi)有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)外引接地極。在低電阻率的地方鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)用于降阻的接地裝置，然后用2~3根水平接地體與發(fā)電廠、變電站的人工地網(wǎng)可靠的連接起來(lái)，可以起到有效地降低工頻接地電阻的作用。為不影響農(nóng)民的耕作和接地體免遭破壞，外引接地裝置和外引連接線，其埋深都要達(dá)到1.2m~1.5m以下。另外，外引接地裝置和連接線的截面還要滿足要求并做好防腐處理。如一處外引接地裝置不能把接地電阻降到合格的范圍，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置3~4個(gè)外引接地裝置。

利用外引接地需對(duì)發(fā)電廠、變電站周?chē)M(jìn)行認(rèn)真的勘探、測(cè)量，測(cè)量出發(fā)電廠、變電站四周土壤電阻率沿水平方向上的分布，找出土壤電阻率較低和適合做引外接地的位置。

3．深井式接地

當(dāng)?shù)乇硗寥离娮杪矢?，地下較深處有土壤電阻率較低的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用井式或深鉆式接地。把平面地網(wǎng)做成立體地網(wǎng)，利用下層低電阻率的地層來(lái)降阻。

當(dāng)采用深井式接地時(shí)，應(yīng)測(cè)量接地裝置及其四周的土壤電阻率，并進(jìn)行垂直方向上的土壤電阻率分層，找出垂直方向上的低電阻土層，

4．?dāng)U網(wǎng)及設(shè)置水下地網(wǎng)

如果條件許可的話，擴(kuò)大接地網(wǎng)面積和設(shè)置水下、水底、岸邊地網(wǎng)是降低電阻最有效，也是最常用的方法。在實(shí)際接地工程中，往往會(huì)遇到?jīng)]有可直接利用的地形擴(kuò)大接地網(wǎng)，這時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用擴(kuò)網(wǎng)和水平外延相結(jié)合的方法。

當(dāng)變電站附近有池塘、水庫(kù)、河流、小溪等，這時(shí)可以充分利用這些水資源來(lái)建立水下、水底、岸邊地網(wǎng)。對(duì)于中小型池塘來(lái)說(shuō)，可在枯水時(shí)把塘泥挖開(kāi)，在塘底鋪設(shè)水底地網(wǎng)，對(duì)溪流、小河，可沿著河岸設(shè)置水平接地體

5．換土及降阻劑的使用[3]

在土壤電阻率高的地區(qū)進(jìn)行換土，是普遍采用的有效辦法。接地設(shè)計(jì)采用換土，在土層厚度不能滿足要求的地方，沿水平接地體挖接地槽，深度為lm，垂直接地極坑深度3m，底部直徑lm，施工時(shí)在接地槽和接地坑內(nèi)先鋪設(shè)20cm厚的粘土并夯實(shí)，再放入接地體，回填土層層夯實(shí)。

土壤電阻率較高時(shí)，可以采用降阻劑進(jìn)行降阻。降阻劑的主要作用是減小接地體與土壤的接觸電阻和降低周?chē)寥赖碾娮杪?。在高土壤電阻率的地區(qū)，使用降阻劑的例子很多，大多數(shù)是和換土措施同時(shí)使用。需要注意的是：降阻劑的作用和施工工藝有很大關(guān)系，例如施工中降阻劑施加不均勻、回填土埋深不滿足要求時(shí)均會(huì)影響降阻劑的降阻效果，而目還會(huì)對(duì)接地體產(chǎn)生腐蝕。

6．使用電解離子接地系統(tǒng)

電解離子接地系統(tǒng)是近年出現(xiàn)的一種降低變電站地網(wǎng)接地電阻的方法。該方法采用在變電站區(qū)內(nèi)埋設(shè)多個(gè)接地銅棒，銅棒通過(guò)接地扁鋼與主地網(wǎng)相連，銅棒內(nèi)裝設(shè)有化學(xué)藥劑，在雨水的作用下化學(xué)藥劑分解到土壤中。形成一個(gè)接地棒深入大地，起到深埋接地降阻的效果。

7．送電線路桿塔接地降阻

送電線路桿塔接地的主要作用是防雷，而雷電流屬于高頻電流，有很強(qiáng)的集膚性，在地中的流動(dòng)也只是沿地表散流，深層土壤并不起作用。因而送電線路桿塔接地應(yīng)以水平射線結(jié)合降阻劑降阻的方法進(jìn)行降阻改造。

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架空線路桿塔接地裝置建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題

按照架空線路桿塔接地標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，桿塔的接地裝置一般都能符合要求。但為什么有的桿塔經(jīng)常發(fā)生雷擊，使線路跳閘，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行呢？這除了與以上標(biāo)準(zhǔn)是通用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)桿塔的接地電阻要求比較寬松外，還有以下幾個(gè)方面的原因：

1．土壤電阻率數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

由于勘測(cè)力量不夠，未對(duì)每基桿塔的土壤電阻率進(jìn)行實(shí)地測(cè)量或只測(cè)量少數(shù)幾基桿塔的土壤電阻率作為代表。設(shè)計(jì)人員只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而出現(xiàn)兩種情況：

（1）土壤電阻率估計(jì)過(guò)低，這必然導(dǎo)致接地裝置的接地電阻達(dá)不到要求；

（2）土壤電阻率估計(jì)過(guò)高，這將使接地裝置設(shè)計(jì)超標(biāo)，接地電阻是達(dá)到要求了，但造成費(fèi)用的浪費(fèi)，工期的延長(zhǎng)。

2．粗框式設(shè)計(jì)

線路桿塔一般都較多，穿越地段的地質(zhì)、地勢(shì)及氣象條件、雷電活動(dòng)規(guī)律都不同。而線路在防雷措施上往往是整條線路都一樣，沒(méi)有對(duì)特殊的地段采用特殊的防雷措施，很難達(dá)到理想的雷電防御效果。

3．未按要求施工

架空線路桿塔的接地裝置，除設(shè)計(jì)外施工這一環(huán)節(jié)也十分重要。架空線路要經(jīng)過(guò)山川河流、地形往往十分復(fù)雜、交通不便利，施工難度較大。而接地工程又屬于隱蔽工程，在工程完工后不便于檢查。

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桿塔接地裝置存在問(wèn)題的解決措施

1．保證土壤電阻率數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。土壤電阻率是接地工程的重要參數(shù)，在設(shè)計(jì)和計(jì)算接地裝置時(shí)，首先應(yīng)測(cè)量每基桿塔的土壤電阻率，掌握土壤電阻率在地面水平方向的變化以及垂直方向的變化規(guī)律，得到理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。

2．作精細(xì)化設(shè)計(jì)。對(duì)于頻繁發(fā)生雷擊事故的桿塔進(jìn)行調(diào)查研究，在接地降阻改造時(shí)要根據(jù)具體的地形、地勢(shì)和土壤電阻率，做特殊的設(shè)計(jì)，充分利用桿塔所在處的地形，采用切實(shí)可行的降阻措施[4]。具體做好以下工作：

（1）做好地質(zhì)、地勢(shì)的調(diào)查，找出桿塔接地電阻超標(biāo)的原因，查看桿塔所處的位置是何種地形，并實(shí)地勘測(cè)土層的情況和土質(zhì)情況。

（2）測(cè)試桿塔周?chē)耐寥离娮杪?，看四周是否有土壤電阻率低的地方可以利用，再測(cè)試不同深度的土壤電阻率，看地下有無(wú)可以利用的低電阻率地層。

3．做好施工質(zhì)量控制。架空線路的桿塔接地工程的施工，除了要按設(shè)計(jì)圖紙施工外，還要制訂便于操作的施工方案，由工程技術(shù)人員和工程質(zhì)量監(jiān)督人員對(duì)每道施工工序進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)督，認(rèn)真把好工程質(zhì)量關(guān)。對(duì)于桿塔接地裝置的施工，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行。

（1）按圖放線定位。應(yīng)嚴(yán)格的按圖放線定位，特別是水平接地體和垂直接地體的定位。

（2）按圖施工。

（3）做好接地體的回填。接地體埋深淺，沒(méi)有用細(xì)土回填，將導(dǎo)致接地體與周?chē)寥赖慕佑|電阻大。特別是有些巖石地帶，接地體的埋深不足30cm，大多用碎石回填，有的地段水平接地體裸露在地面，不能與大地可靠接觸且又容易發(fā)生腐蝕，這樣會(huì)使接地電阻進(jìn)一步增大。

（4）全部施工完畢后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間再進(jìn)行接地電阻的測(cè)量，看是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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結(jié)論

架空輸電線路桿塔受山區(qū)復(fù)雜地形的影響，雷電活動(dòng)也高于平原地區(qū)，雷電活動(dòng)頻繁發(fā)生，容易造成輸電線路跳閘，絕緣子爆炸、斷線等事故，因此做好線路桿塔接地處理顯得尤為重要。

審核編輯 ：李倩