輸配電線路接地電阻對防雷技術影響分析

劉元龍

摘要：雷電是天空中瞬態強電磁輻射的天氣現象，伴隨閃電將其蘊藏的能量在瞬間釋放，產生強大的雷電流，其熱效應，電磁效應等對高達建筑物，電力設施，極端及電子設備造成嚴重的破壞，為人類生活帶來巨大的影響。為盡量避免極端天氣導致運行事故發生，有效提高電力系統運行可靠性及穩定性，本文通過對輸配電線路中接地電阻與防雷技術關系的論述，就如何約束接地電阻大小做了簡單介紹，對常用降阻方法進行了分析。

關鍵詞：電力系統;接地電阻;防雷技術

鑒于我國基本國情與能源發展現狀，中國能源資源與負荷中心呈逆向分布，因而建成的高壓及超高壓線路輸送量大、跨度長，跨越地區大都氣候多變，地形復雜，對防雷技術有著很高的要求。2019年一、二季度，全國用電量3.398萬億千瓦時，同比增長5.0%，2019年7月中東部地區用電更是連創新高，持續增長的高負荷與季節性雷暴天氣影響，給電網運行維護帶來了極大挑戰。為盡可能消除雷電給輸配電線路帶來的負面影響，除了預先在桿塔裝設避雷線負角運行外，還可以設置線路避雷器限制過電壓，安裝接閃器承載直擊雷放電，通過技術手段盡可能減小接地電阻等。

1雷電對建筑物的危害

隨著科技的進步，大氣電學作為新興學科飛速發展，地球是帶電球體，空氣中含有大量帶電自立，雷電產生是大地表層局部小規模放電現象。雷電是發生于天空中的具有破壞性的天氣現象，受地表熱輻射的影響，導致溫度升高，密度降低，上升中的空氣中水蒸氣熱能轉為勢能，溫度降低冷卻凝結成水滴，水滴與冰晶離子摩擦帶電荷，云層發展成大云團，云團內不同極性的電荷密度增大到強度穿擊空氣，云團空隙變為導電性通道，正負電荷通過導電通道中和發生放電。云層中正負電荷放電產生閃電，閃電溫度是太陽表面溫度的3-5倍，放電中釋放大量熱能，使空氣體積迅速膨脹爆炸。帶電荷云層靠近大地突出于地面的建筑物感應到反電荷，電荷電場增大引起云層對地放電，雷電形成導電通道沿途釋放高熱量，瞬間的電磁場，對建筑物與人身造成傷害。

雷電是云雨中不同符號電荷中心放電過程，根據雷電形式分為云閃與地閃。根據雷電對建筑物造成損害的方式分為直擊雷，球形雷，感應雷。雷電對超高層智能建筑破壞作用是由電流引起，危害形式主要有閃電直接擊在建筑物上散發熱能效應，瞬間高溫引起建筑物燃燒，可燃物燃燒引起火災，危害建筑物與人員設備安全。雷電襲擊中架空輸電線路時，雷電中蘊含的能力侵入室內，造成設備損壞。雷電擊中建筑物時，通過防雷裝置將雷電流導入大地，產生幾百千伏的高電動勢，使能量沿金屬管線傳播破壞電氣設備。

隨著我國城市化進程加快，投資建設智能化高層辦公樓興起，超高層智能化辦公建設成為某個地區最高點，智能辦公類內配備大量計算機等電子設備，設備對工程運行環境要求高，易受到雷電磁感應影響，傳統避雷裝置通過建筑物結構鋼筋壁壘引下線導入大地，導入中雷電流在傳輸空間附近產生強大交變電磁場，通過在空間相鄰電源上感應雷電流造成破壞，傳統直擊雷防護系統不能保護超高層建筑內電氣設備的安全。開展超高層辦公類雷電災害防護是研究工作的重點內容。采用有效的雷電防護技術，使其最大限度減輕雷擊造成的災害，對提高超高建筑物雷電防護意義重大。

2 接地電阻對防雷水平的影響

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系，其原因是當接地電阻較大時，雷電沖擊電流通過接地裝置由桿塔流入大地會形成極大的電勢差，對線路絕緣與設備造成破壞，因此，想要提高線路的抗雷擊能力，針對接地電阻采取措施使其盡可能減小會有所幫助。

3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建設的就是水平接地體，垂直于水平面建造的就是垂直接地體。

3.1水平接地網降阻方式

通過增加外延體數量與長度，可有效增大水平接地體接地面積，從而減小接地電阻，因此，桿塔的安裝應盡可能考慮水平放射接地體的形式，同時，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著重進行考慮。

3.2垂直接地體降阻手段

在裝設接地網時，由于不同土質其電阻率不同，同一土質因濕度與溫度變化其電阻率也存在著差異，此外，還應考慮地形地貌、可裝設面積等因素。對于含水量豐富或因其他元素導致土壤電阻率較低的地區，應該充分考慮架設垂直接地體的必要性，與此同時，若因面積受限導致水平接地體無法達到預期的降阻效果，也應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量越多，深度越深，降阻效果越好。若單位面積內垂直接地體裝設數量過多，降阻率將趨于飽和，其深度也應視實際地形土壤情況而定。

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

（2）運用降阻模塊。由于降阻劑可能污染、腐蝕接地體，分布不均還會導致降阻效果不及預期等問題，故仍需通過其他方法得到進一步改善。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物理方法將降阻劑與接地模塊整合，由電導率高的金屬引線將主地網與降阻模塊結合起來，達到更為穩定的降阻效果。

（3）爆破接地技術。通過局部小規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灌注填充縫隙，從而通過縫隙間的低電阻率材料將接地網與電阻率較低的土壤層或水層等形成接觸，擴大了接地網的散流面積，有效降低了接地網電阻。

（4）采用新型材料。接地網長期遭受著復雜的氣候、濕度、酸堿性不平衡等不同環境因素帶來的腐蝕影響，因而采用導電性與耐腐蝕性較強的新型材料作為接地體從長遠來看很有必要。納米導電材料等新型材料具有極強的抗腐蝕能力與導電性能，例如，納米導電精，其特殊的化學結構賦予了它可以通過化學鍵與金屬緊密結合的能力，將這類新型材料結合現有技術在成本可控的范圍內合理地進行運用，對接地體導電性能和抗腐蝕性的提高極具前瞻性。

4結論

本文僅列舉了部分現階段已投入施行或試點的改良方法，影響接地電阻的因素有很多，對現有輸配電網絡進行大規模改良，是一個工作量龐大、時間跨度較長的大工程，而隨著高新技術產業和高端制造業的蓬勃發展，電力供需形勢逐漸趨緊，為保障電力系統的穩定運行，不僅要在電網的前期建設上做好工作，對于建設后期接地網的監測與檢修任務也應提出高標準、高要求，為未來能源轉型的加速推進做好充足保障。

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