輸配電線路接地電阻對(duì)防雷技術(shù)影響分析

盧昱磊，李陽(yáng)斌，余磊，段穩(wěn)朝，袁彬彬，楊凌霄

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局，云南 玉溪 653000）

鑒于我國(guó)基本國(guó)情與能源發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)能源資源與負(fù)荷中心呈逆向分布，因而建成的高壓及超高壓線路輸送量大、跨度長(zhǎng)，跨越地區(qū)大都?xì)夂蚨嘧?，地形?fù)雜，對(duì)防雷技術(shù)有著很高的要求。2019 年一、二季度，全國(guó)用電量3.398 萬(wàn)億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)5.0%，2019 年7 月中東部地區(qū)用電更是連創(chuàng)新高，持續(xù)增長(zhǎng)的高負(fù)荷與季節(jié)性雷暴天氣影響，給電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。為盡可能消除雷電給輸配電線路帶來(lái)的負(fù)面影響，除了預(yù)先在桿塔裝設(shè)避雷線負(fù)角運(yùn)行外，還可以設(shè)置線路避雷器限制過(guò)電壓，安裝接閃器承載直擊雷放電，通過(guò)技術(shù)手段盡可能減小接地電阻等。

1 接地電阻對(duì)防雷水平的影響

接地電阻分為工頻接地電阻和沖擊接地電阻，當(dāng)線路遭受雷擊后，沖擊電流流入地中，在接地體周圍形成局部火花放電，進(jìn)而增大了接地體體積，故工頻接地電阻往往大于沖擊接地電阻。

大多數(shù)情況下，輸電線路抗雷擊能力均與桿塔工頻接地電阻成反比關(guān)系，其原因是當(dāng)接地電阻較大時(shí)，雷電沖擊電流通過(guò)接地裝置由桿塔流入大地會(huì)形成極大的電勢(shì)差，對(duì)線路絕緣與設(shè)備造成破壞，因此，想要提高線路的抗雷擊能力，針對(duì)接地電阻采取措施使其盡可能減小會(huì)有所幫助。

2 降低接地電阻的主要措施

通常而言，接地體分為自然接地體與人工接地體。人工接地體更易采取改善措施，包含兩部分，其中沿著水平面鋪開(kāi)建設(shè)的就是水平接地體，垂直于水平面建造的就是垂直接地體。

圖1 人工接地體簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)

2.1 水平接地網(wǎng)降阻方式

通過(guò)增加外延體數(shù)量與長(zhǎng)度，可有效增大水平接地體接地面積，從而減小接地電阻，因此，桿塔的安裝應(yīng)盡可能考慮水平放射接地體的形式，同時(shí)，由于水平放射建造成本不高，所以在地形與施工條件允許的情況下應(yīng)著重進(jìn)行考慮。

2.2 垂直接地體降阻手段

在裝設(shè)接地網(wǎng)時(shí)，由于不同土質(zhì)其電阻率不同，同一土質(zhì)因濕度與溫度變化其電阻率也存在著差異，此外，還應(yīng)考慮地形地貌、可裝設(shè)面積等因素。對(duì)于含水量豐富或因其他元素導(dǎo)致土壤電阻率較低的地區(qū)，應(yīng)該充分考慮架設(shè)垂直接地體的必要性，與此同時(shí)，若因面積受限導(dǎo)致水平接地體無(wú)法達(dá)到預(yù)期的降阻效果，也應(yīng)考慮垂直接地體的可行性。但這并不意味著垂直接地體的數(shù)量越多，深度越深，降阻效果越好。若單位面積內(nèi)垂直接地體裝設(shè)數(shù)量過(guò)多，降阻率將趨于飽和，其深度也應(yīng)視實(shí)際地形土壤情況而定。

（1）使用降阻劑降阻。降阻劑是一種導(dǎo)電性良好的材料，將其灌注于接地體周圍，可在滲透周邊土壤后利用自身導(dǎo)電性良好的特性同步降低土壤電阻率，達(dá)到減小接地電阻的效果。此外，通過(guò)連接接地體與導(dǎo)電性得以改善的土壤，達(dá)到擴(kuò)大散流面積的目的。此法適用于小型接地網(wǎng)或集中型接地網(wǎng)。

（2）運(yùn)用降阻模塊。由于降阻劑可能污染、腐蝕接地體，分布不均還會(huì)導(dǎo)致降阻效果不及預(yù)期等問(wèn)題，故仍需通過(guò)其他方法得到進(jìn)一步改善。降阻模塊就是一種新解決方法，降阻模塊是加入膠黏劑后通過(guò)物理方法將降阻劑與接地模塊整合，由電導(dǎo)率高的金屬引線將主地網(wǎng)與降阻模塊結(jié)合起來(lái)，達(dá)到更為穩(wěn)定的降阻效果。

（3）爆破接地技術(shù)。通過(guò)局部小規(guī)模爆破將土壤電阻率較高或巖石較多的地下空間騰出縫隙，再將低電阻率材料通過(guò)灌注填充縫隙，從而通過(guò)縫隙間的低電阻率材料將接地網(wǎng)與電阻率較低的土壤層或水層等形成接觸，擴(kuò)大了接地網(wǎng)的散流面積，有效降低了接地網(wǎng)電阻。

（4）采用新型材料。接地網(wǎng)長(zhǎng)期遭受著復(fù)雜的氣候、濕度、酸堿性不平衡等不同環(huán)境因素帶來(lái)的腐蝕影響，因而采用導(dǎo)電性與耐腐蝕性較強(qiáng)的新型材料作為接地體從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看很有必要。納米導(dǎo)電材料等新型材料具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力與導(dǎo)電性能，例如，納米導(dǎo)電精，其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了它可以通過(guò)化學(xué)鍵與金屬緊密結(jié)合的能力，將這類新型材料結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)在成本可控的范圍內(nèi)合理地進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)接地體導(dǎo)電性能和抗腐蝕性的提高極具前瞻性。

3 結(jié)論與展望

本文僅列舉了部分現(xiàn)階段已投入施行或試點(diǎn)的改良方法，影響接地電阻的因素有很多，對(duì)現(xiàn)有輸配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大規(guī)模改良，是一個(gè)工作量龐大、時(shí)間跨度較長(zhǎng)的大工程，而隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，電力供需形勢(shì)逐漸趨緊，為保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不僅要在電網(wǎng)的前期建設(shè)上做好工作，對(duì)于建設(shè)后期接地網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與檢修任務(wù)也應(yīng)提出高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，為未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)做好充足保障。