输电线路杆塔的接地引线问题与对策分析

赛富电力集团股份有限公司 谭启荣

1 引言

在电网不断发展的背景下，我国的高压输电线路安全性受到人们广泛的关注。雷电问题是当前我国高压输电线路在建设和发展过程中所面对的重要问题之一，当前杆塔和线路的愈发密集也会带来比较突出的人员安全隐患。鉴于此，针对相关情况进行输电线路杆塔接地引线的优化显得尤为重要。

2 输电线路杆塔接地存在的问题分析

比较突出的问题是在接地引线建设过程中，没有针对相关区域进行相应的降阻措施应用。这种问题常见于山岩地区的输电线路，由于土层较薄，这些土壤本身的电阻率较高，导致接地引线的效果无法充分发挥出来，线路整体耐雷水平较低，如果线路受到雷击，则雷电将无法流泄出去，极易导致事故[1]。

在进行输电线路杆塔接地引线建设的过程中，对应的设计工作也有着重要的作用。但现阶段比较严重的问题是，相关单位在进行工作之中没有重点强化对接地引线的设计与更换，尤其是部分早期投入的杆塔接地引线装置，在当前的社会环境之下仍然在继续使用，由于使用时间较长，接地引线的整体腐蚀问题较为突出，接地线路的电阻较大，无法充分发挥防雷接地的作用，容易导致危害事件的发生。对输电线路杆塔接地引线的设计工作也较为滞后，这种情况是因为杆塔接地引线在设计过程中相关人员没有针对具体位置的接地参数进行准确测量，从而造成接地网不能与实际情况相匹配的现象。

高压输电线路的施工线长面广，施工过程中需要面对不同土壤、地质环境，因而施工过程中可能存在忽视的现象，造成接地体的埋深不足、未进行夯实和焊接不达标等现象，这些情况均会在较大程度上对输电线路杆塔接地的效果形成影响。

3 输电线路接地线路降阻优化措施

3.1 接地电阻的影响因素

一是降低土壤电阻率。土壤电阻率是现阶段接地工程的一个常用参数，该参数将会对接地电阻的大小、地面电位分布、跨步电压和接触电压形成直接的影响。从实际情况来看，不同区域土壤的电阻率差异巨大，而影响土壤电阻率的因素又比较多样，如土壤的水分含量、电解溶液性质和浓度等。以实际情况为例，在我国的山区，相关的土壤通常较为干燥，且土层较薄，整体的电阻率较高[2]。而在平原地区，土层较为深厚、土壤肥沃，电阻率一般较低。通常而言，在下层土壤电阻率一定的情况下，上层土壤的电阻率越小，则接地电阻越小，且土壤厚度越大，电阻越小。根据这一特性，在进行输电线路杆塔接地引线施工的时候，相关人员可以通过在土壤之上进行电阻率较低的上层土壤铺设，同时通过配合降阻剂的方法，充分地降低土壤电阻率，最终可以起到比较良好的降低接地电阻的效果。

二是对接地装置结构进行改变。在施工过程中，接地电极的几何形状是较为多样的，在对应接地体的总长度相等的情况下，不同的接地装置形状的电阻值也是具有较大差异的，这种情况产生的原因是接地体之间的屏蔽作用。不同的接地形式也是影响电阻的重要原因，输电线路杆塔常用的接地形式包括水平接地、垂直接地、自然接地等，合理地进行接地形式的选择，也将在较大程度上对杆塔接地电阻形成降低作用。

三是合理使用降阻材料。降阻材料的使用将能够比较显著地降低接地电阻，在进行降阻材料使用之后，接地电阻由接地电阻和相关区域的土壤电阻共同组成。如果相关区域的土壤颗粒较小，且整体含水量较高，则接地电阻与周围土壤电阻之和会越小，反之则会越大[3]。从这些内容之中可以比较充分地了解降阻材料和接地电阻之间的关系，因此科学合理地使用降阻材料对于输电线路杆塔接地而言意义重大。

3.2 杆塔接地引线优化措施分析

在实际工作之中，如果周围的土壤整体电阻较大，相关单位和人员就需要针对杆塔接地装置进行优化设计，使其更好地适用于现阶段的输电线路安全防护过程。施工过程中可以采取具有较好散流性能的钢筋笼设计，这种设计方式相当于增大了杆塔基础的横截面积，从而扩大了导体与土壤之间的接触面，可以实现更好的导电效果，达到降低电阻的作用。同时这种接地装置由于是金属良导体与土壤之间的直接接触，其接触电阻和散流电阻与土壤更小，如果在进行施工过程中进行高效膨润土进行降阻和防腐，则能够在增强降阻效果的前提下，达到避免钢筋笼快速腐蚀而对电阻形成影响的作用[4]。

在接地装置的设计方面，相关单位可以根据实际情况选择相对较为适合的接地形式，以山区地区的杆塔接地装置设计为例，采取树枝状接地装置，不仅能够对建设过程中的占地面积形成节约，还能够通过放射极周边所补充的若干根树枝状水平接地极来降低杆塔接地电阻，让电阻充分满足要求。当然在实际应用过程中，由于不同区域的土壤状况是存在较大差异的，所以如果对应区域的土壤电阻率较高，相关人员可以尝试在接地导体施工的过程中，进行降阻剂的铺设，从而充分降低接地电阻，树枝状补充接地导体如图1所示。

图1 树枝状补充接地导体

4 输电线路杆塔接地人身安全优化措施

4.1 输电线路杆塔接地对人身安全的影响因素

从既往的工作总结出发，当相关的线路电压等级得到提高之后，线路对电能的输送能力将会得到较大的增强，但该过程中如果对应的线路和设备产生故障，所产生的短路电流也会比较巨大，对人员的安全威胁较大。而在故障电流依靠接地装置泄入大地的过程中，杆塔附近的地面电位会出现升高的现象，如果这种情况下，杆塔周围有人站立或者与杆塔进行直接接触，就会导致人体承受跨步电压或者是接触电压，对个体的生命安全将会造成较大的危害。

针对这种情况，相关单位在施工的过程中应当采取相应的措施，来降低有故障电流流过的时候导致的跨步电压和接触电压，降低对人员造成的危害。在进行防范的过程中相关单位和人员可以对具体的影响因素进行把握，从而形成对应的措施来实现防范效果，跨步电压和接触电压产生的原因均是因为故障电流流经接地体的时候，接地体电流不均匀造成的电位分布不均匀所致，因此工作人员可以通过计算有故障电流流过的时候的电位分布，来实现对跨步电压和接触电压的把握。

4.2 降低输电线路杆塔接地装置接触电压和跨步电压的方法

根据输电线路杆塔接地对人身安全的影响机制，在进行优化的过程中相关单位可以通过降低杆塔地电位升和地面电位分布的方式，达到避免地伤害人体的效果。首先在降低杆塔地电位升的过程中，相关单位和人员可以通过加大分散故障电流的方法，来实现降低入地故障电流的目的，如在进行避雷线的设计和使用过程中，采用钢芯铝绞线作为主要材料，这种方式之下将能够有效增大避雷导线的导电率，充分地对故障电流进行分散[5]。其次，减少电流作用于人体的时间，也是确保取得比较良好的效果的重要方法。

从实际情况来看，人体耐受电流与电击的持续时间之间关系密切，通过降低持续时间，将能够比较有效地提升人体的耐受电流值，因此相关单位在进行工作之中可以缩短故障电流的入地时间，让对应过程中的跨步电压和接触电压对人体的作用时间能够得到缩短，最终降低其对人体的伤害。

最后，进行地面电位分布状况的改善和优化也是实现对人身安全进行保护的重要措施，相关单位和人员在工作之中可以在接地网之中，增加接地导体，以形成均压带，从而起到对应的效果。当然也可以在接地引线装置建设过程中，充分地利用金属结构的管道、钢筋等连成通路，且与水平接地网之间形成相对可靠的电气连接，这种方法之下将能够最大程度地降低接触电压和跨步电压。

如果相关的输电线路杆塔位于人口密集的区域，在接地引线装置的优化过程中，需要通过如下的方式进行展开和落实。

首先对于重点区域，如学校、城镇、工业园区等，在进行防护过程中相关人员需要积极进行这些区域的接地短路故障转移，通过这种方式来达到减轻故障影响和危害的效果。

其次，相关人员在工作之中则有必要采取对应的措施，来实现对接地装置的系统性优化，让其在工作之中可以比较有效地对电流的分布状况，与对应区域的地表的电位分布情况进行改善，在这种方式之下，将能够比较有效地对相关区域的跨步电压、接触电压进行控制，进而保障人员安全。

最后，相关单位和人员需要针对重点区域杆塔表面土壤进行合理改造，从而进一步保护人身安全。以实际情况为例，在进行重点区域的杆塔接地装置优化的过程中，相关人员可以采取均压环接地装置，这种接地引线装置在使用过程中直接埋设在对应的杆塔基础之中，可以比较有效地对地表电位分布状况形成优化，立体均压环接地装置如图2所示。

图2 立体均压环接地装置

当然相关单位和人员也需要尽可能地减小重点防护区域杆塔的入地故障电流，该过程中可以通过利用绝缘配合原则，在相邻非重点区域杆塔线路位置安装并联可调式过压保护间隙，同时在工作之中通过对相应的保护间隙动作值进行合理的调整，最终即可以起到比较良好的转移短路故障的效果。此外，在工作之中也需要对相关重点区域的绝缘子片数和污染情况进行关注，定期对已经产生的污染进行清理，确保绝缘子片数满足需求，从而充分地提高对应区域线路运行的安全性和可靠性。

5 结语

输电线路杆塔接地引线装置对现阶段我国的电力系统运行安全和稳定具有关键性的影响，如果在日常工作之中没有对这一问题进行良好有效的处置，最终将导致输电线路处于较为危险的状态之下，同时也会对周围的人员安全构成严重的影响。针对这种情况，相关单位在进行书店线路杆塔接地引线装置建设的阶段，应当根据实际情况进行合理的设计，确保其使用过程中充分发挥其应有作用。