輸電線路桿塔接地電阻測量及整改方法的分析研究

代洪兵　楊軍

【摘 要】合格的桿塔接地電阻是防止架空輸電線路雷擊跳閘的重要保證，本文針對線路運維工作中通常使用的接地電阻值測量方法展開分析，比較不同測量方法的使用范圍與實際應用，并針對造成桿塔接地電阻值較高的原因進行研究，提出有效降低桿塔接地電阻的整改措施，進而提高輸電線路的防雷水平。

【關鍵詞】輸電線路；防雷；接地電阻；測量方法；接地整改

1 輸電線路桿塔的防雷與接地

架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾電網安全供電的難題。近年隨著電網的發展，雷擊輸電線路而引起的跳閘、停電事故日益增多，據電網故障分類統計表明：高壓線路運行的總跳閘次數中，由于雷擊引發的故障約占50%—60%[1]。尤其是在多雷、電阻率高、地形復雜的山區，雷擊輸電線路引起的故障次數更多，尋找故障點、事故搶修更困難，帶來的損失更大。理論和運行實踐證明，雷擊送電線路桿塔引起其電位升高造成線路“反擊”跳閘的次數占了線路跳閘總次數的絕大部分。在絕緣配置一定時，影響雷擊輸電線路反擊跳閘的主要因素是接地電阻的大小。所以，做好接地裝置的檢查，規范接地電阻測量方法保證線路桿塔可靠接地，并對電阻值較大的桿塔接地體實施改造已成為線路防雷的一項重要工作。

2 測量桿塔工頻接地電阻的方法

2.1 鉗表法測量桿塔接地電阻

目前110kV及以下輸電線路巡檢工作通常采用鉗表法測量桿塔工頻接地電阻。鉗表法由于其具有快速測試、操作簡單等優點因此被普遍使用，但是使用鉗表測量時必須滿足所測線路桿塔具有避雷線，且多基桿塔的避雷線直接接地的要求，且該種測量方法在著精度不高特，而且鉗口法測量采用電磁感應原理，易受干擾，測量誤差比較大，不能滿足高精度測量要求。圖1為鉗表法測量桿塔接地電阻的原理圖[2]。

圖1 鉗表法測量桿塔接地電阻的原理圖

其中Rx為被測桿塔的接地電阻，R1，R2...Rn分別為通過避雷線連接的各基桿塔的接地電阻；E為接地裝置的對地電壓，即接地體與大地零電位參考點之間的電位差；I為通過接地裝置泄放人大地的電流。

鉗表法雖然使用起來簡單方便，工作量小，但對于鉗形接地電阻測試儀最理想的應用是用在分布式多點接地系統中。架空輸電線路在滿足以下條件時可以使用鉗表法測量工頻接地電阻：

1）桿塔所在輸電線路具有避雷線，且多基桿塔的避雷線直接接地。

2）測量所在線路區段中直接接地的避雷線上并聯的桿塔數量滿足表規定。

2.2 三極法測量桿塔接地電阻

三極測量法是實際工作中較為準確測試桿塔接地電阻使用最多的方法，使用的測量儀器多為手搖式電阻測量儀（接地搖表），搖表按照接地極接線端子的不同分為四端子搖表和三端子搖表，但其接線測量的原理相同，接線示意圖如圖2、圖3所示。

在實際測量時，被測接地極G、電壓輔助極P與電流輔助極C這3點（極）按直線布置[3-4]，三極法測量桿塔工頻接地電阻的原理接線圖如圖4所示。依照DL/T 887-2004《桿塔工頻接地電阻測量》規定：圖中l為桿塔接地裝置放射形接地極的最大長度；LGP為被測接地網到輔助電壓極的距離；LGC為被測接地網到電流極的距離。三極法測量時，需導通待測接地體，并測得接地體和輔助電壓極之間的電位差，從而求得待測接地體的阻值。

測量中為使測量誤差降至最小，電壓極P和電流極C分別應布置在桿塔基礎邊緣LGC=4l和LGP=2.5l處，比如說桿塔最大射線長度為10m，則電流極應布置在距桿塔邊緣LGC=4l=40米處，電壓極布置在LGP=2.5l=25米處。此外，“三極法”測量工頻接地電阻還要求探針埋深至少在30厘米以上。

三極法測量精度高，數據更為準確，因此在500kV及以上輸電線路桿塔接地檢測工作中被廣泛使用。但采用三極法測量桿塔工頻接地電阻時，收線需核對桿塔接地型式最大射線長度，然后要將桿塔每個塔腿的接地極電氣連接斷開，再進行布線、測量工作，操作步驟較多，在實際應用中對測量人員的操作水平也有一定要求。

3 接地電阻值較高的原因分析

輸電線路桿塔接地電阻值較高或超標的原因，綜合分析有以下幾點：

1）接地體腐蝕。在山區酸性土壤或風化后的土壤中容易發生電化學腐蝕和吸氧腐蝕，由于接地體埋深不夠或用砂石回填，土壤中含氧量高，也容易發生吸氧腐蝕。腐蝕部位通常在接地引下線與水平接地體連接處，有時甚至發生接地線斷裂。

2）接地體外露。在山地或山坡區域，因雨水沖刷導致水土流失而使接地體外露失去與大地的良好接觸。

3）土壤電阻率較高。現場測量地區的土壤電阻率不都是均勻的，特別是山區、多巖石的土壤其電阻率普遍較高。而在接地裝置施工時使用的降阻劑性能不穩定，著時間的推移，降阻成分逐漸流失或失效，并且多數化學降阻劑在一定程度上也會加速接地體腐蝕。

4）外力破壞。桿塔接地引下線或接地體被盜，也可能遭農耕機具等外力破壞。

4 輸電線路桿塔接地電阻的整改措施

4.1 重新埋設焊接或延伸桿塔接地射線

對測量出的接地電阻值不合格的桿塔接地體進行開挖檢查，發現有銹蝕或斷裂的接地引下線時，要重新敷設或延長接地射線并進行焊接。敷設接地射線過程中，根據桿塔所在的地形環境以及存在的問題性質做出合理的整改措施，比如土壤電阻率低又便于施工的地方鋪設水平放射線，在放射線時結合地形和土質情況做放射分支線[5]；在巖縫及土層較厚的地方打入垂直接地極，或做深埋接地坑，在坑中用圓鋼焊接散開的分支網做接地極等等。對改造過的桿塔接地裝置還要進行復測，以此判斷改造措施實施的正確性。

水平接地體之間做到盡量遠離，平行距離都不小于5m，在一般地區，要求接地體埋深不得小于0.4m。而山區線路普遍位于不利的地形條件下，多有土壤不良或是地勢較高，受氣候因素影響較大，根據歷史經驗埋設深度對接地電阻的季節系數的影響是較大的，在埋設深度為0.5m時，季節系數可高達1.4-1.8[6]，使桿塔很難保持正常的耐雷水平。因此在山區地帶，應適當提高埋設深度，提高到0.6-0.8m。

4.2 應用離子或石墨接地極等新材料

針對接地體多由于腐蝕導致接地電阻較高的現狀，目前國內已逐步推行使用離子或石墨接地極對桿塔接地進行改造。離子或石墨接地極內部填充料含有特質的化合物，能充分吸收空氣中的水分，通過潮解作用，將活性離子化合物有效釋放到土壤中，不僅能夠降低接地極與土壤的電阻值，還能改善周邊土壤的電阻率，有效增強雷電導通釋放能力。其具有阻抗低、導電性強的優點，可有效消散雷電和電力故障電流，而且不與任何酸、鹽或堿發生反應，杜絕了長期埋入土壤中存在的接地體腐蝕現象，性能穩定適合長期使用。但是新型接地極的成本較高，實際應用時需要綜合考慮，而且施工相對簡單還應做好防盜措施。

5 結語

輸電線路桿塔接地電阻作為影響線路耐雷性能最重要的因素之一，合格的桿塔接地電阻是降低架空輸電線路雷擊跳閘率、提高線路運行可靠性的保證。定期測量輸電線路桿塔接地電阻是維護線路安全運行的一項重要工作，針對測量過程中檢測到的超過規定值的接地電阻，及時做出有效的整改措施，降低桿塔接地電阻值從而達到提高架空輸電線路耐雷水平并降低線路雷擊跳閘率的效果。而正確選擇測量儀器與方法、有效實施接地整改則是保障輸電線路桿塔接地裝置良好的關鍵。

【參考文獻】

[1]何金良，曾嶸，陳水明.輸電線路雷電保護技術研究（三）：防護措施[J].高電壓技術，2009，35（12）：2917-2923.

[2]袁軍，嚴有琪.鉗式接地電阻測量儀的改進[J].電動工具，2012，3：8-10

[3]王濤，時衛東，張小青，等.一般化三電極接地電阻測量方法[J].中國電力，2010，44（3）：31-33

[4]DL/T 887-2004.桿塔工頻接地電阻測量規范[S].

[5]GB 50169-92.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].

[6]GB 50233-2005.110-500kV架空送電線路施工及驗收規范[S].

[責任編輯：田吉捷]