浅谈35kV～220kV输电架空线路接地电阻的应用

（国网山东省电力公司泰安供电公司，山东泰安市，271000） 张爱国

目前我国电力工业发展最重要的输电方式就是架空输电线路，架空输电线路起到桥梁的作用，可以把不同区域内的电站进行连接，来完成对电能的传输和转换。按照电压等级，架空输电线路可分为四类，①高压架空输电线路，即电压等级为35kV～110kV；②超高压架空输电线路，即电压等级为220kV～750kV；③超高压架空输电线路，即电压等级为800kV 及以上；④配电线路，即电压等级为10kV 及以下。本文是对高压输电架空线路接地电阻的应用进行研究，即电压为35kV～110kV。

1 接地电阻的重要性

1.1 概述

接地电阻是指电流从接地装置向地面进行的扩散和流动，然后再从地面进行扩散和流向另一个接地体的时候所产生的电阻。接地设备的接地电阻是电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比。接地电阻主要由四部分组成，①接触的电阻；②地体的电阻；③接地线的电阻；④散流的电阻。

1.2 作用

接地电阻的作用主要表现在两个方面。一方面是将雷电、设备泄露的电流引入到地上，避免设备发生爆炸引起火灾，从而确保了设备良好运行和正常工作；另一方面降低设备周围的电压，避免造成人体触电，从而确保人身安全。当电气设备的绝缘层损坏并发生相间故障时，设备外壳的电位将升高至相电压。此时，如果直接触摸设备，故障电流将全部流过人体，导致危险的发生。根据Ir/Ijd=Rd/Rr，接地体的接地电阻与流向人体的接地电阻密切相关，流向人体的接地电阻值会随着接地体的接地电阻的增加而增加，反之同样。为了限制通过人体的电流（小于10MA），只要对Rd的大小进行适当控制（通常不超过4Ω），就可以起到保护作用防止人体受到触电的危险。

1.3 意义

电气设备的接地保护措施是否安全、可靠需要接地电阻这一重要指标来衡量。近几年来高架输电线路一直出现问题，其中最大的问题就是由雷击而引起的跳闸现象，电网由于雷击传输线而导致的跳闸和停电逐渐增加，根据电网的故障统计，在高压线路的跳闸总数中，雷击造成的故障约占50%至60%。另外在地形复杂的山区，受其地理位置的影响其土地电阻率比较高，再加上雷雨天较多，高架输电线路遭遇雷击的次数更多，查找故障点和紧急维修更加困难，导致较大的损失。接地电阻的功能是安全、可靠的，确保雷电电流泄漏到地面，从而保护线路设备绝缘，降低线路雷击跳闸情况的发生，以达到提高线路运行的可靠性和避免因步进电压引起人身伤害的目的。

2 输电架空线路接地电阻系数偏高的原因

2.1 客观条件

在某些地区因地质环境和自然环境比较恶劣，会对架空输电线路的接地装置产生不利影响，并给接地装置造成严重的问题。在山区里面其土壤的电阻是比较高的，对接地装置的影响比较大。还有一些地形条件更为复杂的情况，其自然地形多为陡峭且地质较差，非常不利于施工工作的开展，给安装工作带来不便。土壤的接地装置是主要的传播媒介，在我国北部地区沙漠和戈壁较多，土壤相对干燥且不易导电，这样的地形更会产生较高的电阻。

2.2 主观设计

山区的地形通常较为复杂并受地质原因的影响，土壤通常不平坦，电阻值不断变化。为了使电阻变化在合理的范围内，应仔细检查每个阶段的电阻，并结合塔架的地形，测量周围的实际差异并计算出实际的接地装置。该接地装置系统更加复杂，检测过程更加繁琐，因此设计中容易出现误差，这也与土壤电阻率的差异有关。当没有固定的设计图和塔架位置时，必须使用与设计图相似的图进行设计，以使设计符合场地施工要求，并且塔架场地与接地电阻之差在合理范围内。

3 降低高压输电架空线路接地电阻的措施

3.1 做好杆塔接地设计

在线路可行性研究和初步设计线路选择阶段，设计单位的专业人员应当到线路所在区域实地考察具体的情况。如果设计路线遭遇了雷电区域，就需要根据雷电的活动情况，尽量避开，如若不能避开，就需要避开频繁的区域，合理确定路径计划。在线路施工图的最终勘察和定位阶段，专业测量人员需要逐基测量土壤电阻率，以为塔架接地设备的合理设计提供准确的信息。

3.2 降低接地电阻的措施

3.2.1 利用接地电阻降阻剂

降阻剂是当前一种相对较新且积极普及的方法，其成分是化学配备的，它的外围是网状胶体，内层包含了具有良好的导电效果的强电解质和水分。降阻剂可以保持长时间的导电效果，因为由外层的网状胶体护住水解的液体，不会被随着地下水和雨水的冲刷扩散。降阻剂使用应当注意的是需要放置在接地极的附件，这样就可以减少接触电阻的产生，增加接地极的尺寸，接地极的接地电阻在一定程度上就会得到降低，尤其是在区域和规模比较小且集中的地区使用降阻剂进行降阻的效果更佳。

3.2.2 采用外引式接地

外引式接地多数是在丘陵地区使用，当地区的接地电阻比较高时，无法根据区域内的环境降低现场的接地电阻。而距离此区域的不远处，就有水源和低电阻的土壤，就可以使用此类方法。具体方法是铺设水下接地网，或者制作接地极，然后使用地线将其连接到外部进行接地。使用此方式时需要注意的是，外引接地设备需要避开行人通道，以防止步进电压受到电击；在穿越高速公路时，外部引线的埋入深度应大于或等于0.8m。

3.2.3 钻孔深埋法

近年来，我国逐渐开始使用钻孔深埋法进行降低电阻，其办法是从美国引入的，其实际效果已经得到了验证。钻孔深埋法中一般使用的是5～10m左右长度的垂直接地体，具体的长度最终是取决于地质条件的，接地体一般为圆钢型，其直径一般为20～75mm，直径的不同不会影响接地电阻。该方法适用于诸如拥挤的建筑物或铺设接地网络的狭窄区域，在这些狭窄区域内很难使用传统方法找到接地电极的正确位置，而且还无法保证具体的安全距离。虽然可以通过其他措施对接地体进行覆盖，从而确保接地的安全性，但是这样做必会增加施工成本，造成不必要的浪费。沙质土壤使用钻孔深埋法的效果最佳，因为大多数沙质层都在表层的3m 以内，并且深层土壤电阻率很低。

3.3 加强工程施工管理与日常运行维护

施工单位应当严格按照计划进行施工，必须严格检查每个环节，以确保施工质量。同时加强项目监督，全面监督整个施工过程。施工完成后，维护部门应定期检查塔架接地装置和测量塔架的接地电阻，及时消除缺陷进行维护，要时刻让接地装置进行良好的运行。