架空输电线路接地装置设计中的几个要点

架空输电线路接地装置设计中的几个要点　张世亮　（吉林省电力勘测设计院广东项目部，广东东莞５２３００５）　摘要：架空输电线路的接地问题看似简单，可是操作起来却是非常复杂非常重要的问题，它直接关系到人身安全　和设备安全，现在随着电力系统的发展，电网规模不断扩大，接地短路电流越来越大，对接地技术要求越来越高。文　章简单介绍了架空线路杆塔的接地的设计方法和降低接地电阻的技术措施，以供探讨。　关键词：架空输电线路；接地　中图分类号：ＴＭ８６２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—８９３７（２０１０）０５—００４９—０２　Ｓｏｍｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｉ——ｌｉａｎｇ　（ＰｒｏｊｅｃｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇ，ＪｉｌｉｎＥｌｅｃｔｉｒｃＰｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５２３００５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｐｐｅａｒｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｉｍｐｌｅ，ｂｕｔ　ｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｔ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｉｓ　ａ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｓｓｕｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｓａｆｅｔｙ，ｎｏｗ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐａｎｄ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄｓ，ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｇｒｅａｔ，ａｎｄ　ｈａｓ　ａ　ｈｉｇｈｅｒ　ｇｒｏｕｎｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｌｉｎｅ　ｔｏｗｅｒ　ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ　架空输电线路指的是用绝缘体将输电线路固定在直　表２耐雷水平不宜数值表　立于地面的杆塔上．用以传输电能的输电线路，其由架空　地线、导线、杆塔、绝缘子串、接地装置等组成。导线由导　电性能良好的金属制成，能保持适当流通密度的横截面　和减少电晕放电的曲度。而输电线路杆塔接地装置在输　电线路里来说是最重要的一部分．是接地引下线和接地　装置的总称。接地电阻指的是接地引下线、接地散流电阻　表２对比表１所列的数据，杆塔接地电阻的使用与　和接触电阻．它是用来确保外来雷电流入地面．绝缘线路　否，对输电线路杆塔的耐雷水平有着显著的影响，而根据　的设备，以便减少线路被雷击的跳闸率，避免跨步电压对　有关规定，在一般土壤电阻率地区，杆塔接地装置的接地　人体产生伤害和提高运行可靠性。　电阻值，需要达到１５　ｎ以下。所以，在雷电活动比较强烈　的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段。应改善接地　１架空输电线路耐雷水平与接地电阻的关系　装置，适当提高绝缘水平或架设地线。　根据相关资料．我们对不同干伏线路的杆塔大小和　绝缘子的５Ｏ％雷电冲击绝缘的水平．对不同的杆塔接地　２输电线路杆塔接地装置冲击系数　电阻分别计算出的耐雷电水平，具体数值见表ｌ。　输电线路杆塔接地装置冲击系数是架空输电线路接　表１耐雷电水平数值表　地装置设计中最重要的一点。架空线路输电接地装置的　工频接地电阻的测量一般是通过测量接地装置的工频接　地电阻来分析线路的防雷性能，但如果要测量出实际冲　击系数的电阻值．则需要根据接地装置形状、电流冲击的　大小、土壤的电阻率、地形的环境估计出的系数来计算。　按照有关资料规定，有避雷线的线路，在土壤电阻率　所以在实际工程中，应用更加普遍的是冲击系数。　地区，耐雷水平不宜超过规定数值，见表２。　２．１影响接地装置的因素　由于冲击接地作为冲击接地电阻与工频接地电阻的　比值．接地装置的冲击系数反映的是冲击和工频作用时　收稿日期：２０１０—０１—０４　作者简介：张世亮（１９８ｏ＿＿），男。湖北枣阳人，大学本科，工程师，主　接地装置的综合散流特性。所以，当冲击电流大小的数值　要从事输电线路设计工作。　与土壤电阻率达到一定比例时。各种接地装置的冲击系　数将会随几何尺寸的变化而产生相应的变化。冲击系数　增加的速度较快时，几何系数较小：而随着几何尺寸的增　加，冲击系数的增加会逐渐减慢。接地体几何尺寸的增加　也会导致冲击系数的增加，当接地体长度逐渐增加的时　候，电感作用越来越强，而导致冲击接地电阻的下降趋势　逐渐减缓，下降速度低于其工频接地电阻下降速度，随着　几何尺寸的增加，冲击系数也随之增加。地装置的冲击系　数随冲击电流幅值的变化规律与冲击接地电阻随冲击电　塔接地装置中最普遍的问题就是接地引下线和接地体的　腐蚀。而最容易发生腐蚀的部位．是接引地下线和地面连　接处，在水平接地体埋深不够或没有回填适当的填充物　（细土、细沙）时，最容易导致水平接地体的腐蚀。而腐蚀　则会导致使杆塔接地电阻上升，接地线的截面过小，不能　满足短路电流的热稳定，甚至有一部分输电杆塔．由于长　期无人管理，接地线的腐蚀严重，杆塔已经发生损坏、断　裂，造成失去接地的现象。　流幅值的变化规律相同，即随冲击电流幅值的增加而减　小。当雷电的冲击增加到一定数值以后．减小的趋势逐渐　变缓。电阻会随着土壤电阻率的提高，逐渐增加直至饱　和。而工频接地电阻则是随土壤电阻率的提高．逐渐呈线　③接地引下线存在的问题。在架空杆塔的接地系统　中，有的由于填充不当，填充物往往埋住了杆脚，为解决　这种问题，通常加装过渡联板，把接地联板接到塔材较高　处，此时接地联板由于接触杆塔，会存在较大的接触电　性增加．因此冲击系数随土壤电阻率变化而变化，与冲击　接地电阻随电阻率变化的规律相反．即冲击系数减小．电　阻率增加。　２．２输电线路杆塔接地装置冲击系数的结论　输电线路接地设计的关键是如何选择正确的冲击系　数。冲击系数随冲击电流幅值的提高而减小，而且具有饱　和趋势．并随几何尺寸的增加而增加，而当接地体的几何　尺寸达到一定值以后，冲击系数增加的速度会逐渐变慢，　冲击系数的强弱随土壤电阻率增加而减小。通过对实验数　据的分析，得出每一组不同接地装置的系数与电阻之间　的公式。分析结果表明　，模拟试验结果，与相关资料所提　供的现场实测结果比较接近，采用推导的经验公式对常　规设计的５００　ｋＶ铁塔接地装置的冲击接地电阻进行了　估计．为可以进一步分析线路的耐冲击水平等提供了便利　的条件。　３现架空送电线路杆塔接地装置存在问题及改善　方法　３．１现架空送电线路杆塔存在的问题　架空输电线路杆塔接地装置存在问题比较多的是接　地电阻系数不符合规定而超标。而引起电阻超标的原因　主要有以下几个方面。　①杆塔接地电阻超标。山区中的输电线路一般为岩　石、沙土地区，大多是石头地面，施工较为困难，土壤的电　阻率偏高．大多在３　０００ｎ以上，所以导致杆塔接地装置　的接地电阻偏高。另外，因为地形复杂多变，所以很难按　照设计图纸来进行具体施工，而且又缺少必要的监督、管　理，以至于很多地方不尽人意。比如，由于地质、地势复　杂．路况交通不便。许多山区输电线路的杆塔接地装置无　法铺设足够的水平接地体，而由于接地体的下埋过浅，又　没有回填适当的填充物，导致接地体与周围土壤的接触　电阻过大，特别是有些矿区、沙土、岩石地带，没有埋至　３０　ｅｍ以下，而且填充物大多使用碎石头，甚至有的地段　水平接地体直接裸露于地面，无法与大地接触，又容易导　致线路腐蚀，使接地电阻更加增大。　②杆塔接地引线和接地体腐蚀严重。在输电线路杆　阻。在输电杆塔接地测试中，接地电阻断开点往往是用金　属螺丝来进行连接的，但是由于使用时间过长．金属螺丝　会发生锈蚀，这样会导致电阻增加。如果是在长期阴雨地　区，由于雨水顺主材下流，而联板处未充分旋紧，而联板　下会逐渐累积泥土，造成接触不良。特别是有的铁塔，利　用油漆来进行防锈处理，由于油漆渗透积满接地联板处．　接触不良尤为明显。　３．２问题的解决方法　①影响接地网腐蚀的因素。容易导致接地线路腐蚀　的土壤性质主要有：土壤透气性、土壤含水百分比、电阻　率、酸度及含盐百分比，而这些影响因素又有相互的联系。　②接地网腐蚀的原因分析。由于架空输电线路接地　线路均埋设于土壤中，因此，造成线路腐蚀的主要原因就　是土壤。而土壤腐蚀是受土壤的酸碱值、土内电流、土壤　可引起的化学反应、不同的电阻率和土壤内存在的微生　物作用的影响极大。由于土壤是一种多项不均匀、不稳定　介质，所以除了有可能生成和金属组织的不均一性有关　的腐蚀微电外，也可能因为土壤介质的不均一性而引起　腐蚀宏电，它在影响土壤腐蚀中往往占有更大的比例。接　地引下线接触的土壤电解质具有不同的氧气百分比．引　线最下端，含氧量最低，电极为负极。导致接地引下线水　平体腐蚀最为严重。土壤介质的不均一性主要是由于土　壤透气性不同所引起的。土壤内具有多相重复性结构．而　且含有大量矿物质。由于土壤含有一定的水分。属腐蚀性　电解质，并属化学行腐蚀，和其他介质中的电化学腐蚀过　程一样。金属和介质的电化学不均一性形成腐蚀原电．这　是腐蚀发生的基本原因　③使用降阻剂。由于工程技术的发展。具有超高导电　性的降阻剂不断更新，可以很快的深入地面土壤，有效增　大分散电流范围，降低杆塔附近接地电阻．其适合在土壤　电阻率较高或山区岩石、沙土地段使用，可以将接地电阻　降至标准数值。　４结语　架空输电线路的防雷保护是一项综合工程，其涉及　面较广，影响因素较多，由于雷电现象的（下转第５８页）　（上接第５０页）复杂性和雷电活动的分散性，雷击几率受　制约因素的多样性，它的危害不可能完全消除和避免。所　［２】ＤＬ／Ｔ　６２１—１９９７，交流电气装置的接地［Ｓ】．　［３】梁清强．送电线路杆塔接地装置结构型式的探讨［Ｊ］．福建　以我们必须要对具体的工程要做具体的技术经济分析，　做出切合实际的设计，确保线路畅通，从而提高线路安全　运行的可靠性，保证连续供电。　参考文献：　【１】Ｄｉｌｌ＂６２０—１９９７，交流电气装置过电压保护和绝缘配合【Ｓ】．　电力与电工，２００３，２３（１）：３５—３６．　【４】ＧＢ　５０２３３—２００５，ｌ１Ｏ　ｋＶ～５００　ｋＶ架空送电线路施工及验　收规范【Ｓ】．　［５］林玉钳．有关送电线路杆塔接地电阻测量的探讨［Ｊ】．高电　压技术，２００４，３０（８）：６Ｏ一６１．　［６】ＤＩｄＴ　８８７—２００４，杆塔工频接地电阻测量【Ｓ】．