探讨降低高压输电线路杆塔接地电阻的方法

探讨降低高压输电线路杆塔接地电阻的方法

林根成1袁敬录2

（深圳供电局有限公司广东深圳518000）

摘要：随着国民经济的持续快速发展和居民生活用电的增加，对电网供电的安全可靠性要求越来越高。高压输电线路是电网的重要组成部分，但同时也是其薄弱环节。因高压输电线路杆塔的接地电阻偏高而导致的雷击事故在电网系统故障中占有相当大的比重。所以，如何降低高压输电线路杆塔的接地电阻，是需要广大线路工作者不断进行深入探讨的一个重要课题，本文概述降低高压输电线路杆塔接地电阻对电网安全稳定运行的重要性，针对部分杆塔接地电阻偏高的原因进行分析，探讨降低接地电阻的方法、措施。

关键词：高压输电线路；杆塔；接地电阻；偏高；降阻

1、降低杆塔接地装置电阻的重要性

为保证电网的安全、稳定运行，我国现行规程《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》CDL/T620-1997）中对高压输电线路的耐雷水平有着明确的规定，而杆塔接地装置的主要作用是将雷电流可靠的导泄入地，有效地减小塔（杆）顶电位，保证高压输电线路维持满足规程要求的耐雷水平。当雷击线路塔（杆）顶或地线时，雷电流通过杆塔接地装置导泄入地，此时如果接地装置合理、可靠，则接地电阻较小，雷击过电压对线路运行不会造成危害。反之，如果接地装置有缺陷，导致杆塔的接地电阻偏高，将产生较高的反击电压而引起线路的绝缘闪络，造成雷击事故。雷电活动的强度习惯用年平均年雷暴日来表示，主要与所处的地理位置和地形有关，一般山地丘陵地区较平原地区更高，内陆较沿海地区更高。广东省地处我国东南沿海，地形以山地为主，素有“八山一水一分田”之说，除沿海一带外，其余地区的年平均雷暴日均较高，而受规划和其它因素的制约，高压输电线路往往架设在人迹罕至的山区，由于杆塔接地不良电阻偏高而引发的雷害事故占线路故障率的比例相当高。因此，降低杆塔的接地电阻，对降低雷害事故率、维护深圳电网安全稳定运行具有重要意义。

2、杆塔接地电阻偏高的原因

导致输电杆塔接地电阻超标的原因很多，主要包括地形地质、勘探设计、施工及接地电阻测量方面的原因.在地形地质方面，山区海拔高，地形结构较为复杂，杆塔周围土质差，土壤电阻率高，铁塔的接地极及接地引线锈蚀严重，致使接地电阻超标；在勘探设计方面，可能存在设计人员未对每基杆塔进行认真勘探测量而是套用典型设计的情况，造成部分杆塔接地电阻偏高；在施工方面，由于不按图施工，接地体深埋不够以及回填土不按要求回填等问题的存在，使接地电阻超标.在接地电阻测量方面，由于采用的测量方法太多，而其辅助接地极的埋入深度、探针选的地质位置等因素都会直接影响接地电阻值的测量准确度.因此，应从多方面着手努力，为电力系统的安全运行提供可靠保障.

目前降低杆塔接地电阻采取的主要措施有：水平外延接地体、爆破接地技术、接地电阻降阻剂、深埋式接地极和用接地模块代替接地装置几种方法.

其中，水平外延接地是一种较好的降阻方法，但其铺设方式常受杆塔所在地形的限制，同时也会破坏山上的植被，在一定程度上增大了清偿数额.而爆破接地技术虽然非常适用于山岩地区，但其工程造价高，施工过程相对麻烦，同时对杆塔基础的稳定性也有一定的影响.采用降阻剂降阻的方法，因降阻剂对接地体的腐蚀性和随水流失性都比较严重，无形中增大了二次投资.而深埋式接地极造价高，在山岩地区实施困难更大.接地模块虽然也可以显著降低接地电阻，但其渗透和扩散作用较差，同时，价格昂贵也使其在推广上受到一定的限制。

2.1勘测设计方面

1）由于大部分杆塔位处在高山大岭上，在进行外业勘测时，因山高路远、地形复杂等，未能逐基实测土壤电阻率，仅凭地形图和查阅地质资料估计土壤电阻率。

2）在土壤电阻率测量时由于方法不当、选用的仪器不合适等因素，或未能根据测量时的天气、土壤干湿程度等情况对所测数值乘以系数给予合理的调整，造成所测电阻率失真。

3）设计人员未能认真进行接地电阻计算，而是简单套用以往工程的图纸或典型设计，导致按图施工后达不到规程所要求的接地电阻值。

4）设计人员未能根据工程实际情况设计合适的接地装置型式，造成设计与施工脱节，在现场无法按图施工，如现场地形无法满足图纸所要求的射线敷设长度、因地质原因导致垂直接地极无法打入设计深度等。

2.2施工方面

1）未按图施工。受施工现场客观条件的影响，部分杆塔位施工难度较大，如处于岩石地段时，土壤电阻率大、接地槽开挖困难、垂直接地极难以打入设计深度等，施工单位为了自身利益，未按设计图纸进行施工。

2）偷工减料。有些塔位在没有施工难度的情况下，仍有部分施工单位为了片面追求经济利益，违反规定，故意偷工减料，如压缩接地射线长度、减少垂直接地极数量、接地体敷设深度不够等。

3）工期和外部工作协调影响。在高压输电线路建设中，青苗赔偿的难度越来越大，协调工作就显得十分重要。如受现场条件的制约，部分杆塔可能位于坟地附近等，施工阻力大，施工单位可能为了赶工期随意调整接地装置型式，导致接地电阻达不到设计要求。

4）材料、工艺因素。有些接地装置所用材料和施工工艺要求较高，特别是一些新型接地型式，如采用石墨接地模块、采用热熔焊、铜包钢、普通镀锌钢、等，而部分施工队伍因技术员指导不到位，使施工达不到设计要求，如接地射线间距或模块间距不符合要求、接地体连接点存在虚焊等。

5）现场施工记录不完整、不规范，无敷设草图等，竣工验收移交资料不齐全、不准确，导致运行维护单位在后期工作中不能有针对性地对重点隐患部位进行检查和改造。

2.3监理方面

因杆塔接地装置施工是隐蔽工程，监理的现场监督就显得十分重要。在实际施工过程中，因线路施工点位多，往往几个塔位同时展开施工，但部分监理单位在施工现场安排的旁站监理人员不足，导致不能逐基监督到位，这样就给施工单位不按图施工、偷工减料有机可乘，从而导致部分杆塔位接地电阻偏高，不符合规范要求。

2.4运行维护方面

1）在施工时遗留的各种隐患，如部分杆塔接地槽未按要求回填夯实，在雨水的冲刷下露出土外。

2）接地装置敷设在腐蚀性较强的土壤中，经过较长时间后接地体被腐蚀，与周围土壤的接触电阻变大。

3）受外力破坏，如杆塔位靠近种植地，接地体被挖出，接地引下线与塔体的连接螺栓被解开等。

4）在线路竣工验收投产后，运行维护单位未能制定合理、科学的计划定期展开巡视检查。

5）巡检人员工作责任心不强，在巡检过程中未能发现有关的接地装置隐患或发现后未能及时得到整改。

3、降低接地电阻的方法和措施

3.1设计是关键

设计工作是关键，在《110kV-500kV架空高压输电线路设计规范》CGB50545一2010中对杆塔接地设计有明确的要求。设计时要做好综合技术经济比较，接地装置设计是否科学合理，将直接影响到能否最终降低杆塔接地电阻，是否便于施工和后期运行维护，通常可从下述几方面入手。

1）勘测时应克服自然条件差、工作量大、强度高的困难，逐基实测土壤电阻率，并详细记录杆塔位的地质、地形、地貌特点，了解接地装置的敷设条件，避免设计图纸与实际情况脱节。

2）根据线路勘测野外作业的特点，在土壤电阻率测量时可采用ZC-8型摇表，该装置携带方便、操作简单，测量精度亦可满足要求。测量时应采用四极对称测深法，实测土壤电阻率，并将测量后的计算结果结合天气、土壤湿度等因素乘以季节系数加以综合后取值，避免测量的土壤电阻率失真。

3）设计人员应根据实测的土壤电阻率和相关的现场记录，科学、合理地设计接地装置型式。以往不少线路设计人员没有认真、仔细地进行接地电阻计算，仅是生搬硬套旧工程图纸或典型设计，导致在现场不能按图施工或施工后达不到设计要求。最理想的状况是逐基设计接地型式，但一条高压输电线路动辄上百基杆塔，逐基设计不可行。根据总结以往工程经验和实际计算结果可知，合理的方式应该是对现场地形相似、土壤电阻率接近的杆塔位进行归纳和分类，再设计成若干种对应的接地型式，最后针对各特殊情况的杆塔位逐一设计相应的接地，可根据文献fly中介绍的有关方法进行详细计算。同时，要充分利用好杆塔的自然接地，如要求施工时将杆塔地脚螺栓与基础的钢筋笼可靠焊接，以降低接地电阻。

4）设计人员不能闭门造车，在设计中要结合最新的研究成果，积极探索新技术、新材料、新工艺的应用。如在岩石高电阻率地段、土壤强腐蚀地段等一些特殊地质条件处，可结合经过实践检验的新成果有针对性地进行设计，如采用石墨接地模块、铜覆钢接地棒、铜包钢、普通镀锌钢等，可取得良好的降阻效果。

3.2施工、监理和竣工验收是保障

1）严把施工关。在施工过程中，施工单位要切实做好施工计划，做好与相关单位的协调沟通工作，严格按设计图纸施工，对有特殊要求的重要杆塔位要对施工队伍做好技术指导，严禁偷工减料，防止因施工原因而留下工程质量隐患。同时要做好详细、完整的施工记录。

2）死守监理口。监理是保证施工质量的重要监督机制，其主要工作是确认施工单位是否按图施工，施工材料是否符合质理标准，施工工艺是否达到规范要求。高压输电线路杆塔的接地装置施工是一个隐蔽工程，监理单位要根据线路施工的特点有针对性地做好监理规划，配备足够的现场监理人员展开全过程、全方位的质量监督，要有高度的责任感，避免监理工作流于形式。

3）组织好竣工验收。杆塔接地装置的竣工验收是保证工程质量的一个重要环节，业主要组织设计、施工、监理、运维等相关单位人员一起参加。验收的重点是测试接地装置的工频电阻是否符合规范，实地开挖、检查接地体的材质和敷设深度是否满足设计要求，各焊接点是否存在虚焊，提供的资料是否完整准确等。

4）做好资料交接。完整、准确的施工记录可为接地装置投产后的运行维护提供可靠的原始资料，也是保证运行维护质量的前提。移交的资料中应包含土壤电阻率、接地电阻设计值、接地装置型号、射线敷设草图、接地体埋设深度、设备材料的出厂试验报告及合格证登记表等。

3.3运维管理是重点

杆塔接地的设计和施工固然重要，但其持续时间短，相对易于掌控，而运行维护和管理才是重点，因为该阶段工作持续时间长，从高压输电线路投产直至退出运行，都需要进行运维和管理。为了防止接地装置在运行一定时间后接地电阻升高，必须针对接地装置在运行中容易发生的问题进行定期巡视、检测和维护。

1）做好日常巡检计划。主要包括检查接地引下线是否完好、与杆塔的连接螺栓是否生锈和松动、接地体是否受雨水冲刷外露、接地引下线是否有放电痕迹、接地体是否遭受外力破坏等，定期测试杆塔的接地电阻并做好记录。

2）根据竣工资料内容按线路的运行年限及所处的土壤腐蚀情况有针对性地对存在接地电阻升高隐患的杆塔位实施接地体开挖的重点检查。

3）对巡检发现的问题要及时给予整改落实。

4）加强对运维人员的职业教育，提高其技术水平；完善运维单位的管理制度，强化责任和电网安全意识，避免在边远山区巡检不到位、接地电阻测试不准确。

结束语：

高压输电线路杆塔接地是一个系统的工程，只要设计、施工、监理、运维等单位密切配合，齐抓共管，就能有效地降低高压输电线路杆塔的接地电阻，大幅减少线路雷击跳闸率，有力提升高压输电线路的耐雷水平，从而保证电网的安全稳定运行，更好地服务于国民经济建设。

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