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(duì)線路運(yùn)維工作中通常使用的接地電阻值測(cè)量方法展開分析，比較不同測(cè)量方法的使用范圍與實(shí)際應(yīng)用，并針對(duì)造成桿塔接地電阻值較高的原因進(jìn)行研究，提出有效降低桿塔接地電阻的整改措施，進(jìn)而提高輸電線路的防雷水平。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；防雷；接地電阻；測(cè)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(wǎng)安全供電的難題。近年隨著電網(wǎng)的發(fā)展，雷擊輸電線路而引起的跳閘、停電事故日益增多，據(jù)電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)表明：高壓線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中，由于雷擊引發(fā)的故障約占50%—60%[1]。尤其是在多雷、電阻率高、地形復(fù)雜的山區(qū)，雷擊輸電線路引起的故障次數(shù)更多，尋找故障點(diǎn)、事故搶修更困難，帶來的損失更大。理論和運(yùn)行實(shí)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(shù)占了線路跳閘總次數(shù)的絕大部分。在絕緣配置一定時(shí)，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(guī)范接地電阻測(cè)量方法保證線路桿塔可靠接地，并對(duì)電阻值較大的桿塔接地體實(shí)施改造已成為線路防雷的一項(xiàng)重要工作。

2 測(cè)量桿塔工頻接地電阻的方法

2.1 鉗表法測(cè)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(cè)量桿塔工頻接地電阻。鉗表法由于其具有快速測(cè)試、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)因此被普遍使用，但是使用鉗表測(cè)量時(shí)必須滿足所測(cè)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(cè)量方法在著精度不高特，而且鉗口法測(cè)量采用電磁感應(yīng)原理，易受干擾，測(cè)量誤差比較大，不能滿足高精度測(cè)量要求。圖1為鉗表法測(cè)量桿塔接地電阻的原理圖[2]。

圖1 鉗表法測(cè)量桿塔接地電阻的原理圖

其中Rx為被測(cè)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(duì)地電壓，即接地體與大地零電位參考點(diǎn)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(jiǎn)單方便，工作量小，但對(duì)于鉗形接地電阻測(cè)試儀最理想的應(yīng)用是用在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中。架空輸電線路在滿足以下條件時(shí)可以使用鉗表法測(cè)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(cè)量所在線路區(qū)段中直接接地的避雷線上并聯(lián)的桿塔數(shù)量滿足表規(guī)定。

2.2 三極法測(cè)量桿塔接地電阻

三極測(cè)量法是實(shí)際工作中較為準(zhǔn)確測(cè)試桿塔接地電阻使用最多的方法，使用的測(cè)量?jī)x器多為手搖式電阻測(cè)量?jī)x（接地?fù)u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(cè)量的原理相同，接線示意圖如圖2、圖3所示。

在實(shí)際測(cè)量時(shí)，被測(cè)接地極G、電壓輔助極P與電流輔助極C這3點(diǎn)（極）按直線布置[3-4]，三極法測(cè)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(cè)量》規(guī)定：圖中l(wèi)為桿塔接地裝置放射形接地極的最大長(zhǎng)度；LGP為被測(cè)接地網(wǎng)到輔助電壓極的距離；LGC為被測(cè)接地網(wǎng)到電流極的距離。三極法測(cè)量時(shí)，需導(dǎo)通待測(cè)接地體，并測(cè)得接地體和輔助電壓極之間的電位差，從而求得待測(cè)接地體的阻值。

測(cè)量中為使測(cè)量誤差降至最小，電壓極P和電流極C分別應(yīng)布置在桿塔基礎(chǔ)邊緣LGC=4l和LGP=2.5l處，比如說桿塔最大射線長(zhǎng)度為10m，則電流極應(yīng)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(cè)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(cè)量精度高，數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，因此在500kV及以上輸電線路桿塔接地檢測(cè)工作中被廣泛使用。但采用三極法測(cè)量桿塔工頻接地電阻時(shí)，收線需核對(duì)桿塔接地型式最大射線長(zhǎng)度，然后要將桿塔每個(gè)塔腿的接地極電氣連接斷開，再進(jìn)行布線、測(cè)量工作，操作步驟較多，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)測(cè)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(biāo)的原因，綜合分析有以下幾點(diǎn)：

1）接地體腐蝕。在山區(qū)酸性土壤或風(fēng)化后的土壤中容易發(fā)生電化學(xué)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(fā)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(shí)甚至發(fā)生接地線斷裂。

2）接地體外露。在山地或山坡區(qū)域，因雨水沖刷導(dǎo)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(xiàn)場(chǎng)測(cè)量地區(qū)的土壤電阻率不都是均勻的，特別是山區(qū)、多巖石的土壤其電阻率普遍較高。而在接地裝置施工時(shí)使用的降阻劑性能不穩(wěn)定，著時(shí)間的推移，降阻成分逐漸流失或失效，并且多數(shù)化學(xué)降阻劑在一定程度上也會(huì)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(nóng)耕機(jī)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(shè)焊接或延伸桿塔接地射線

對(duì)測(cè)量出的接地電阻值不合格的桿塔接地體進(jìn)行開挖檢查，發(fā)現(xiàn)有銹蝕或斷裂的接地引下線時(shí)，要重新敷設(shè)或延長(zhǎng)接地射線并進(jìn)行焊接。敷設(shè)接地射線過程中，根據(jù)桿塔所在的地形環(huán)境以及存在的問題性質(zhì)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(shè)水平放射線，在放射線時(shí)結(jié)合地形和土質(zhì)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(wǎng)做接地極等等。對(duì)改造過的桿塔接地裝置還要進(jìn)行復(fù)測(cè)，以此判斷改造措施實(shí)施的正確性。

水平接地體之間做到盡量遠(yuǎn)離，平行距離都不小于5m，在一般地區(qū)，要求接地體埋深不得小于0.4m。而山區(qū)線路普遍位于不利的地形條件下，多有土壤不良或是地勢(shì)較高，受氣候因素影響較大，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)埋設(shè)深度對(duì)接地電阻的季節(jié)系數(shù)的影響是較大的，在埋設(shè)深度為0.5m時(shí)，季節(jié)系數(shù)可高達(dá)1.4-1.8[6]，使桿塔很難保持正常的耐雷水平。因此在山區(qū)地帶，應(yīng)適當(dāng)提高埋設(shè)深度，提高到0.6-0.8m。

4.2 應(yīng)用離子或石墨接地極等新材料

針對(duì)接地體多由于腐蝕導(dǎo)致接地電阻較高的現(xiàn)狀，目前國(guó)內(nèi)已逐步推行使用離子或石墨接地極對(duì)桿塔接地進(jìn)行改造。離子或石墨接地極內(nèi)部填充料含有特質(zhì)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(qiáng)雷電導(dǎo)通釋放能力。其具有阻抗低、導(dǎo)電性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，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(fā)生反應(yīng)，杜絕了長(zhǎng)期埋入土壤中存在的接地體腐蝕現(xiàn)象，性能穩(wěn)定適合長(zhǎng)期使用。但是新型接地極的成本較高，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要綜合考慮，而且施工相對(duì)簡(jiǎn)單還應(yīng)做好防盜措施。

5 結(jié)語(yǔ)

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(yùn)行可靠性的保證。定期測(cè)量輸電線路桿塔接地電阻是維護(hù)線路安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作，針對(duì)測(cè)量過程中檢測(cè)到的超過規(guī)定值的接地電阻，及時(shí)做出有效的整改措施，降低桿塔接地電阻值從而達(dá)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(cè)量?jī)x器與方法、有效實(shí)施接地整改則是保障輸電線路桿塔接地裝置良好的關(guān)鍵。

【參考文獻(xiàn)】

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

[2]袁軍，嚴(yán)有琪.鉗式接地電阻測(cè)量?jī)x的改進(jìn)[J].電動(dòng)工具，2012，3：8-10

[3]王濤，時(shí)衛(wèi)東，張小青，等.一般化三電極接地電阻測(cè)量方法[J].中國(guó)電力，2010，44（3）：31-33

[4]DL/T 887-2004.桿塔工頻接地電阻測(cè)量規(guī)范[S].

[5]GB 50169-92.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[6]GB 50233-2005.110-500kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：田吉捷]