輸電線路桿塔接地裝置改造

黃燕夫

摘要本文主要對目前常用的接地裝置的安裝要求和形式作了介紹，并通過計算工頻接地電阻與沖擊接地電阻進行分析，提出接地裝置可行的改造方向。

關(guān)鍵詞接地裝置；工頻接地電阻；沖擊接地電阻。

1桿塔接地裝置研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)的輸電線路桿塔接地裝置基本上是依據(jù)《110KV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》來設(shè)計施工的，對于不同的土壤電阻率，《規(guī)范》對有架空地線的輸電線路桿塔接地裝置的工頻接地電阻的要求如表1所示。

2接地電阻值相關(guān)計算

接地電阻值R是表征接地裝置功能的一個最重要的電氣參數(shù)，其值由4部分組成，包括接地引下線的電阻、接地體電阻、接地體與土壤的接觸電阻和大地的溢流電阻。然而溢流電阻要比前3種電阻大很多，一般只考慮大地的溢流電阻。穩(wěn)態(tài)電阻通常用發(fā)出工頻交流的測量儀器實際測出，但有些幾何形狀比較簡單和規(guī)則的接地裝置的工頻接地電阻可以用一些計算公式近似地求得。

2.1單根垂直接地極

2.2多根垂直接地板

如果單根垂直接地極的接地電阻不能夠滿足要求時，可用選用多根垂直接地體進行并聯(lián)的方法來解決，但n根并聯(lián)后的接地電阻并不完全等于，而是要比這個值更大一些，這主要是因為它們之間溢散的電流互相存在屏蔽造成影響的原因，此時的接地電阻應(yīng)該為

3土壤電阻率的影響因素

土壤電阻率的概念是指長、寬、高各為1m的立方體土壤面對面之間的電阻，單位Q·m。客觀地反映土壤真實電阻率，應(yīng)該選擇不同時間、多個地域進行測量。設(shè)計接地裝置時必須要考慮到惡劣條件諸多因素，這樣的設(shè)計才真正可靠、經(jīng)濟。土壤電阻率關(guān)聯(lián)土壤成分，土壤的電阻率還關(guān)聯(lián)土壤的含水量以及溫度。

4接地裝置流過沖擊電流時的散流過程

防雷接地所泄放的電流時雷擊沖擊大電流，它的波前陡度很大，相當于高頻電流，故除了接地體的電阻和電導(dǎo)外，接地體的電感和電容對沖擊阻抗產(chǎn)生影響，接地體的形狀、沖擊雷電流波形、幅值及土壤電阻率決定著沖擊阻抗的大小。

因此，增大接地極的尺寸，一方面可以增加接地體的散流，可以使得其沖擊接地電阻減小；另一方面，隨著接地體長度的增加，其感抗也跟著增大，使得散流變得不均勻，過于長的接地體不能得到充分使用。多個方面的原因使得降低雷電沖擊接地電阻具有一定飽和特性，這就是為什么在沖擊電流作用下，規(guī)定接地體具必須具有有一定的有效長度。但是，隨著土壤電阻率逐漸增加，在接近入流端的部分接地體的流散電流會得到相應(yīng)減小，這又進一步使得接地體具有的有效長度相對增加。

5接地裝置改造方向

5.1選用合理的接地引下線

接地引下線是連接桿塔和接地體的引線，所有雷擊導(dǎo)線和桿塔的雷電流都會通過接地引下線，隨之傳遞給接地體，也就意味著整個防雷系統(tǒng)的電流必須通過接地引下線。所以，接地引下線的橫截面積要大于接地網(wǎng)的橫截面積，兩者的比例一般是1.4：1。另外接地引下線與接地體之間的連接必須按照相關(guān)的規(guī)程規(guī)范進行牢固焊接，杜絕出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。

5.2加裝垂直接地體

在分析沖擊電流在接地體中散流過程可得知，接地體可以看出是由電感、電容和電導(dǎo)組成的分布參數(shù)組成的電路，接地體的電感對沖擊電流的阻礙作用很多，所以接地體存在一個有效長度，一味地增長接地體所起的散流作用甚微，而且還會增加施工成本，加大敷設(shè)地網(wǎng)的難度。另外，靠近沖擊電流入流端的接地體流出的電流密度大，容易在接地體周圍形成火花放電區(qū)，相當于增大接地體的有效尺寸，從而使得沖擊接地電阻變小。因此，可以通過在水平接地體上加裝垂直接地極，一方面增加了接地體與土壤的接觸面積，提供了更多的消泄電流通道，便于快速泄導(dǎo)雷電沖擊電流；另一方面在靠近沖擊電流入流端加裝垂直接地極，可以在土壤中形成更多的火花放電區(qū)，使得沖擊接地電阻變小，可以大大增加雷電流泄導(dǎo)速度。

5.3加設(shè)深埋接地環(huán)

從接地電阻值相關(guān)計算中可以知道，水平接地體的形狀影響著工頻接地電阻的大小，A值越大，接地電阻值越大，也就是接地材料的利用率越低，接地效果越差。因此，在敷設(shè)水平接地體時盡量把矩形的接地環(huán)改成圓環(huán)形，盡可能降低接地電阻值。由于沖擊電流的特性，在接地體入流端的電壓壓降以及散流密度大，為了更快地泄導(dǎo)沖擊雷電流，宜在雷電入流端附加增加泄流通道，加大接地體與土壤的接觸面積。

5.4加裝接地模塊

如果在傳統(tǒng)的接地裝置上加裝垂直接地極、增設(shè)深埋接地環(huán)后，還是難以保障在土壤電阻率較高山區(qū)的接地電阻滿足工程要求，那么就可以考慮加裝接地模塊，安裝接地模塊后可以增加沖擊電流的分散通道，能夠更快地泄導(dǎo)雷電沖擊電流，有效降低線路反擊率。

接地模塊是一種復(fù)合型接地體，既能夠有效地降低接地電阻，其本身的防腐性能優(yōu)越，這都歸功于接地模塊的主要材料是以非金屬石墨為主，由非金屬導(dǎo)電材料擠壓成型，一般包括方形、柱形和梅花形3大類。

6結(jié)論

在條件允許的情況下，建議采用帶有垂直接地極、接地模塊以及深淺接地圓環(huán)相結(jié)合的復(fù)合型接地裝置，采用接地引下線的尺寸宜為接地體的1.4倍，力爭快速引導(dǎo)雷電沖擊大電流，迅速向大地泄導(dǎo)電流，切實降低塔頂電位，減小輸電線路的雷電反擊跳閘率。endprint