输配电线路接地电阻对防雷技术影响分析

黄玉 杨莉 周彩风 张成凯 许博 郉艺腾

摘要：在城市的发展中，处处离不开电能的需求，电力企业的重要性日益凸显。为尽量避免极端天气导致运行事故发生，有效提高电力系统运行可靠性及稳定性，本文通过对输配电线路中接地电阻与防雷技术关系的论述，就如何约束接地电阻大小做了简单介绍，对常用降阻方法进行了分析。

关键词：输配电线路；接地电阻；防雷技术；影响分析 

引言

近年来自然灾害频发，输电线路中发生雷击故障的概率逐渐增加。合理设计输电线路综合防雷技术与接地技术能有效降低雷击故障为电力系统带来的影响。

1接地电阻的基本介绍

从接地装置的接地电阻构成上来看，主要包括四个部分，第一个部分是接地线的电阻；第二个部分是接地体本身的电阻；第三个部分是接地体与周围土壤之间接触的位置产生的接触电阻；第四个部分是流散电阻，主要为接地体与土壤之间的接触电阻以及土壤自身存在的电阻通常而言，接地引下线如果存在电阻，通常与接地体本身的电阻之间并不存在必然关系，与与本身的几何规格也存在必然联系。引下线和接地体都是使用金属材料制造的，电阻率要相对小一些，所以只要其几何尺寸足够大，则所占的接地电阻的比例就相对小一些，所以接触电阻及流散电阻起到了决定性的作用。

2接地电阻对防雷水平的影响

接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻，当线路遭受雷击后，冲击电流流入地中，在接地体周围形成局部火花放电，进而增大了接地体体积，故工频接地电阻往往大于冲击接地电阻。

大多数情况下，输电线路抗雷击能力均与杆塔工频接地电阻成反比关系，其原因是当接地电阻较大时，雷电冲击电流通过接地装置由杆塔流入大地会形成极大的电势差，对线路绝缘与设备造成破坏，因此，想要提高线路的抗雷击能力，针对接地电阻采取措施使其尽可能减小会有所帮助。

3几种常用的接地电阻降低方法及分析

3.1降低杆塔电阻值

杆塔是在架空输电线路中支撑输电线的电力基础设施，因而杆塔在输电线路中具有十分重要的地位。有关资料显示：杆塔电阻值越低，抗雷击的效果越好。降低杆塔的电阻值能在雷击发生时对雷电电流进行良好疏导，降低其对输电线路的影响。在降低杆塔接地电阻过程中，既可以在原有的杆塔基础上采取改变接地电极的大小的方式和拓展外延射线的距离的方式，也可以采用新型的接地装置直接降低杆塔中的电阻存量。本小节中主要对SZJ接地装置在降低杆塔电阻存量进行介绍：这种新型的接地装置是将装置埋置在300~400mm的地下土层中，接地装置本身配备的半圆筒具有一定的深水和蓄水的功能。接地装置埋置在土壤中后，在空气湿度不足以满足雷电产生的天气中不会在半圆筒中蓄水，但是在降雨时期半圆筒内的积水一旦达到了满足接地电阻的运行的水平，立即连接接地体的两端导线，通过直接作用于接地体回填土、增加接地体的面积、增加土壤湿度这三种方式降低杆塔中的电阻存量，在雷击到来时进行良好的抵御。

3.2采用新型材料

接地网长期遭受着复杂的气候、湿度、酸碱性不平衡等不同环境因素带来的腐蚀影响，因而采用导电性与耐腐蚀性较强的新型材料作为接地体从长远来看很有必要。纳米导电材料等新型材料具有极强的抗腐蚀能力与导电性能，例如，纳米导电精，其特殊的化学结构赋予了它可以通过化学键与金属紧密结合的能力，将这类新型材料结合现有技术在成本可控的范围内合理地进行运用，对接地体导电性能和抗腐蚀性的提高极具前瞻性。

3.3建立水下地网

建立水下地网就是在水下建立地网。水的电阻率要远远小于土壤的电阻率，所以工作人员经常会选择在水下建立地网，以降低电阻值。对于一些比较危险的区域或者变电站等场所，可将地网建立在附近池塘水下，以明显降低电阻。如果是在城市，可在排污管或排水管中建立地网，以降低电阻值。需注意，水下地网与接地体之间的距离不能大于1000m。

3.4提升电路系统对雷击预测

设计200kV输电线路的综合防雷技术和接地电阻设计要以提升电力系统对雷击的预测能力为前提。经研究发现避雷针在预测雷击上有较好的作用体现。避雷针作用的发挥主要是依靠在雷击发生前对雷电进行感应，并改变地面的电场完成的。因此在220kV输电传输系统中如果能良好的运用避雷针的有关功能就能实现对雷击的预测，迅速利用有关手段采取措施，在最大的安全范围内在输电线路系统中建立防护；或可根据避雷针对雷电的预测，在雷电发生前对雷电的击打方向进行干扰，避免雷电直接击打到输电线路的关键部位，为电力的传输带来影响。在输电线路中安装避雷针可以从以下两个位置进行：①在220kV输电线路的塔顶。在此处安装避雷针能够改变雷击的方向，通过吸引雷击电流击打到避雷针上，再由避雷针对电流进行疏导；②在地线上安装避雷针。经有关数据显示，在杆塔的10-30m的范围内是雷击的危险区域，在该区域的地线上安装防雷电绕击的避雷短针能有效帮助电力系统提升输电线路的防雷击水平。

3.5运用降阻模块

由于降阻剂可能污染、腐蚀接地体，分布不均还会导致降阻效果不及预期等问题，故仍需通过其他方法得到进一步改善。降阻模块就是一种新解决方法，降阻模块是加入胶黏剂后通过物理方法将降阻剂与接地模块整合，由电导率高的金属引线将主地网与降阻模块结合起来，达到更为稳定的降阻效果。

3.6采用深埋接地体

在接地网的设计工作中，深埋接地体是较为常用的方法。选择最佳的埋藏深度能够让电流导入大地之后散尽。具体的实施过程中，要注意接地体埋的深度要保证电阻达到最小值，而且这个深度容易达到，通常是等值半径的十分之一。垂直接地体能够与地下水靠近最好，如果靠近山区地带，丘陵比较多，只要条件允许，可以使用钻机进行深挖，选择靠近地下水的位置。

4接地电阻降低的应用

4.1深井式接地

深井式接地是基于不同地层之间的电阻率的不同来进行工作，可将地层分为三个类别，并分别对它们进行深井式接地。（1）土壤电阻率差别不大时，地面面积和地形会对地网造成限制，使其不能向外扩展。（2）土壤地层不均匀的情况下，即土壤下层的电阻较高时，要将深井打入到下层土壤。（3）土壤上层的电阻率较高、土壤下层是岩石时，不适合深井式接地。深井式接地一般适用于附近含有金属物质的区域或者是含有地下水的区域。

4.2人工改善土壤电阻率

人工改善土壤电阻率就是对土壤进行一定处理，如交换土壤或者是用化学物质对土壤进行处理等，以降低电阻值。例如，黑土和粘土这类电阻率较低的土壤，可用来交换电阻率较高的土壤。对土壤进行化学处理时，化学物质可能会随着雨水流失，所以并不会被大规模使用，常用的化学物质是石灰或者木炭。

结语

本文仅列举了部分现阶段已投入施行或试点的改良方法，影响接地电阻的因素有很多，对现有输配电网络进行大规模改良，是一个工作量庞大、时间跨度较长的大工程，而随着高新技术产业和高端制造业的蓬勃发展，电力供需形势逐渐趋紧，为保障电力系统的稳定运行，不仅要在电网的前期建设上做好工作，对于建设后期接地网的监测与检修任务也应提出高标准、高要求，为未来能源转型的加速推进做好充足保障。

参考文献

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