降低輸電線路接地電阻的方法研究

彭宇輝

（四川電力送變電建設(shè)公司，成都市，610051）

概述

近年來，國內(nèi)許多地區(qū)連續(xù)發(fā)生多起因接地網(wǎng)達不到要求而引發(fā)的設(shè)備損壞事故。另外，雷擊是導(dǎo)致電網(wǎng)事故的主要自然災(zāi)害之一，良好的接地裝置是防雷的重要保證。如何降低輸電線路接地體的接地電阻就成為一個尤為關(guān)鍵的問題。在山區(qū)電力輸電線路施工中，由于山區(qū)地區(qū)地勢陡峭，地形復(fù)雜，土壤覆蓋層薄，植被少，且多為巖石等特點，降低線路接地體的接地電阻則十分困難。在雷季干燥時，不宜超過表1所列的數(shù)值。

表1 有避雷線的線路桿塔的工頻接地電阻

大多采用水平敷設(shè)的復(fù)合式人工接地體，其工頻接地電阻的

計算公式如下：

式中，R為水平敷設(shè)的復(fù)合式人工接地裝置的工頻接地電阻（Ω）：d為水平接地體的直徑或等效直徑（m）；t為水平接地體的埋設(shè)深度（m）；L為水平接地體的總長度（m）；ρ為土壤電阻率（Ω·m）；A為形狀系數(shù)，如表2所示。

表2 水平接地體的形狀系數(shù)

從上式可以看出，要在施工中降低接地電阻，可從加大接地體等效直徑（選用大截面接地體）、加長接地體長度、加大接地體埋設(shè)深度、采用形狀系數(shù)A高的接地體形狀、降低土壤電阻率等方面進行考慮。

1.盡可能加長接地體長度

施工結(jié)束后，在接地電阻測量較大的情況下，加長接地體長度可以取得接地電阻明顯降低的效果。結(jié)合工程實際運用，經(jīng)過分析表明，當水平接地體長度增大時，電感的影響隨之增大，從而使沖擊系數(shù)增大；當接地體達到一定長度后，再增加其長度，沖擊接地電阻也不再下降。一般說來，水平接地體的有效長度不應(yīng)大于100m。

在確定降低接地電阻的具體措施時，應(yīng)根據(jù)當?shù)剡\行經(jīng)驗、氣候狀況、地質(zhì)條件進行全面、綜合的分析，通過比較，因地制宜地選擇合理方案。在高土壤電阻率＞5000Ω·m的地區(qū)，由于普通型式的接地裝置難以滿足接地電阻不大于30Ω的要求，往往設(shè)計采用連續(xù)伸長接地的措施。連續(xù)伸長接地的長度一般不宜小于450m，桿塔數(shù)不應(yīng)少于2基，采取沿線路方向敷設(shè)1～2條連續(xù)伸長接地體。連續(xù)伸長接地措施適用于地勢較為平坦且桿塔位之間無地面障礙物的地區(qū)。

2.用大截面接地體

水平埋設(shè)的接地體可采用-40mm的扁鋼或直徑為10的圓鋼。接地材料的選用要從能夠加大接地體等效直徑、導(dǎo)電性好的方面考慮，接地體可采用鋼管、角鋼、圓鋼、扁鋼等材料制成。垂直接地體可以成排布置，也可以作環(huán)形布置。水平接地體多呈放射形布置，也可成排布置或環(huán)形布置。垂直埋設(shè)的接地體可采用ф40mm～ф50mm的鋼管或∠40m×4m至∠50m×5m的角鋼。為了保證足夠的機械強度，且要考慮到防腐蝕的要求。鋼質(zhì)接地體的最小尺寸如表3所示。

表3 鋼質(zhì)接地體和接地線的最小尺寸

3.降低土壤電阻率

土壤電阻率是單位體積土壤含水量B的倒數(shù)和土壤中所含導(dǎo)電離子濃度A的倒數(shù)的函數(shù)，即：也就是說，土壤電阻率的大小取決于土壤中導(dǎo)電離子的濃度和土壤中含水量。在高土壤電阻率地區(qū)，可采用以下方法降低接地電阻。

3.1.灌注工業(yè)鹽水

通過鹽水增加導(dǎo)電離子濃度來改良土壤特性就是灌注工業(yè)鹽水的工作原理，降低土壤的電阻率。如剛灌注工業(yè)鹽水時，測量其接地電阻值控制在30Ω以內(nèi)，在時隔3個月以后，再次測量，接地電阻值大部分都在50Ω左右。由于工業(yè)鹽水的時效性較差，只能在較短的時間內(nèi)提高土壤導(dǎo)電率，并不能根本解決問題。分析其原因，主要是由于工業(yè)鹽水本身的時效性所致。

3.2.用接地電阻降阻劑

采用降阻劑是對降低接地裝置電阻的有效方法，在接地極周圍敷設(shè)了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸、降低與周圍大地介質(zhì)之間的接觸電阻的作用，因而能在一定程度上降低接地極的接地電阻。降阻劑用于小面積的集中接地、小型接地時，其降阻效果較為顯著。

降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)降阻劑，具有導(dǎo)電性能良好的強電解質(zhì)和水分。這些強電解質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨水而流失，因而能長期保持良好的導(dǎo)電作用。這是目前采用的一種較新和積極推廣普及的方法。

3.3.深埋接地極

當?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時，可采取深埋接地極來降低接地電阻值。該方法對含砂土壤最有效果。據(jù)有關(guān)資料記載，在3m深處的土壤電阻系數(shù)為100%，4m深處為75%，5m深處為60%，6.5m深處為50%，9m深處為20%，這種方法可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加的電阻系數(shù)，但是施工困難，土方量大，造價高，在巖石地帶困難更大。

3.4.外引接地體法

在土壤電阻率高的地區(qū)，當采用放射形接地裝置時，如在桿塔基礎(chǔ)附近（在放射形接地體每根最大長度的1.5倍范圍內(nèi)）有土壤電阻率較低的地帶，如水井、泉眼、水溝、河邊、水庫邊、耕地等土壤含水量較大的地方，可采用外引接地的措施，將接地體埋設(shè)在電阻率低的地方，用以降低電阻。

4.使用形狀系數(shù)高接的形式

在放射型接地體施工時，為減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不應(yīng)小于其長度的2倍，分支越多的接地體，其形狀系數(shù)就越高，接地體的工頻電阻也就越小。水平接地體的間距根據(jù)具體情況確定，但不宜小于5m。可參見表2。

接地設(shè)計和施工時，盡量考慮多射線，以塔基為中心，放射性的接地形式。而當兩基鐵塔較近時，還可以考慮將兩基鐵塔的接地網(wǎng)連接起來，以提高接地體的形狀系數(shù)，從而降低接地電阻。

5.接地體埋設(shè)深度加大

接地電阻的大小與接地體的埋設(shè)深度密切相關(guān)。故在接地體施工中接地體的埋設(shè)深度一般按如下原則進行：山地不小于0.6m，水田、耕地不小于0.8m，巖石不小于0.3m。

但在實際施工中，如大面積的加大接地體的埋設(shè)深度，必將加大施工難度和施工成本。而加大接地體埋設(shè)深度這一措施可以選用垂直接地體與水平接地體相結(jié)合的方式實施，效果也是非常明顯的。

結(jié)語

綜上所述，良好的接地裝置是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要保證，因此作為輸變電工程的隱蔽項目的接地裝置，為保證其工程質(zhì)量及使用壽命，需要對以上各個環(huán)節(jié)加強質(zhì)量管理和周期性運行維護工作，從根本上防止因接地裝置而發(fā)生的電網(wǎng)事故。

［1］DL5009-2004電力建設(shè)安全工作規(guī)程.

［2］DL5168-2002 110～500kV架空送電線路工程施工質(zhì)量及評定規(guī)程.

［3］解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù).北京：水利電力出版社，1991.