輸配電線路桿塔接地方案改良分析

吳劍鋒

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司，福建 三明365000）

0 引言

在山地眾多的地區(qū)，開闊地給雷擊現(xiàn)象發(fā)生提供了充足的條件，輸配電線路經(jīng)常因?yàn)槔讚舳l(fā)生跳閘事故，給人們的生產(chǎn)生活造成了很大的影響。降低輸配電線路桿塔的接地電阻是減少雷擊跳閘事故發(fā)生的一個(gè)主要手段，接地電阻越低，在發(fā)生雷擊時(shí)通過(guò)桿塔將電流傳導(dǎo)給大地的能力就越強(qiáng)，發(fā)生閃絡(luò)的幾率也就越低。但是，傳統(tǒng)的輸配電線路桿塔接地方法已不能滿足當(dāng)前的需求，而線路的老化、防雷措施的落后等將進(jìn)一步成為電力系統(tǒng)向前發(fā)展的桎梏，因此，我們必須創(chuàng)新輸配電線路桿塔接地方法來(lái)改變這種局面。

1 雷電的產(chǎn)生以及危害

雷電產(chǎn)生是由于雷雨云中存在著足夠多的極性物質(zhì)，大氣中的正離子和負(fù)離子不斷摩擦，并隨著雨水降落到地表上。由于夏天地表的電阻率比較低，很容易吸引雷電，因此佇立于地表上的各種桿塔更易吸引雷電的襲擊。在日常生活中，最常見的雷電有直擊雷、感應(yīng)雷和球形閃電。直擊雷即雷電直擊到地表上，由于瞬間釋放的電量非常大，所以會(huì)造成非常嚴(yán)重的傷害。感應(yīng)雷也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過(guò)電壓，它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。靜電感應(yīng)雷是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起的，它會(huì)產(chǎn)生很高的電位；電磁感應(yīng)雷是由于雷電放電時(shí)，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)引起的，它能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)。球形閃電出現(xiàn)得雖然很少但一旦出現(xiàn)就會(huì)帶來(lái)非常嚴(yán)重的后果，并且這種閃電多數(shù)出現(xiàn)在門窗附近。根據(jù)天氣的變化規(guī)律，我國(guó)夏季的雷暴天氣多于冬季，南方的雷雨天氣多于北方。

輸配電線路桿塔是保證電力輸送的一個(gè)重要橋梁，就像公路上的橋梁一樣起到中流砥柱的作用。但由于其高于地表很多，因而容易吸引雷電，造成短路、跳閘甚至燒毀供電設(shè)備等事故。雖然原始的避雷裝置會(huì)起到分流的作用，但是瞬間產(chǎn)生的高能量電壓依然會(huì)造成輸配電線路桿塔的損毀，并且由于各個(gè)桿塔的分布跨度大，且不少身處偏遠(yuǎn)地區(qū)，故出現(xiàn)雷擊后若無(wú)法及時(shí)分流，就很有可能引發(fā)火災(zāi)等次生災(zāi)害，從而導(dǎo)致大規(guī)模停電事故的發(fā)生。偏遠(yuǎn)地區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，每次維修都要長(zhǎng)途跋涉，一旦發(fā)生停電事故，搶修人員通常無(wú)法在第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修，這就會(huì)造成受災(zāi)地區(qū)較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法正常用電。再加上電力設(shè)備老化、破損等因素，該地區(qū)甚至可能出現(xiàn)周期性停電現(xiàn)象，從而形成惡性循環(huán)。

2 接地電阻的作用

輸配電線路桿塔是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一，而降低桿塔電阻是提高輸配電線路防雷水平、減少跳閘事故發(fā)生率的重要手段，其對(duì)于提高整個(gè)供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都具有重要意義。根據(jù)山區(qū)的不同地勢(shì)條件以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平，很多桿塔的布設(shè)都是采取直埋于土壤中的常規(guī)方法，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供電壓力越來(lái)越大，常規(guī)布設(shè)的桿塔接地電阻不能滿足應(yīng)對(duì)極端天氣的要求，所以需要在原先的基礎(chǔ)上對(duì)輸配電線路桿塔的接地方案進(jìn)行有針對(duì)性的改良。

桿塔接地電阻的主要作用就是將雷擊產(chǎn)生的巨大電能引入到地下，以減少桿塔受到的損害和人員發(fā)生意外事故的可能。輸配電線路桿塔的接地電阻越小，線路因受到雷擊而發(fā)生短路故障的可能性就越小。一般情況下，桿塔的接地電阻要遠(yuǎn)低于普通設(shè)施的接地電阻，同時(shí)要與地質(zhì)條件相符合，使得其在大電流的沖擊下，可以有效地將電量分流給大地。桿塔的建設(shè)材料也決定了其防雷水平，比如，在發(fā)生大規(guī)模雷擊的情況下，桿塔所用電阻材料本身的導(dǎo)電性、引線長(zhǎng)度等也會(huì)影響到接地電阻能否順利完成分流任務(wù)。

3 輸配電線路桿塔接地的改良方案

傳統(tǒng)的直埋于土壤中的桿塔布設(shè)方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的供電需求，所以必須對(duì)其進(jìn)行改良。具體的改良方案如下：

（1）采取新型的接地材料。因?yàn)榻拥夭牧弦L(zhǎng)時(shí)間埋在土壤之中，承受著長(zhǎng)期潮濕或干旱、酸性或堿性環(huán)境的輪流侵蝕，這就對(duì)材料提出了很高的質(zhì)量要求。目前，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出很多價(jià)格便宜且具有很好耐腐蝕性能的材料。采用這些材料可以盡可能地降低桿塔接地電阻，提高導(dǎo)電率。在長(zhǎng)期工作中，這些新型的接地材料能夠承受多次大規(guī)模的電流沖擊，且不會(huì)變形、開裂、損壞等，經(jīng)受得了極端氣候的考驗(yàn)，因而適用于大多數(shù)地區(qū)。

（2）采用高效的防腐抗阻溶劑。防腐抗阻溶劑是一種能夠降低電阻的化學(xué)溶劑，主要用于防止多變的自然環(huán)境造成桿塔接地電阻過(guò)大。與傳統(tǒng)的大規(guī)模擴(kuò)大接地網(wǎng)絡(luò)或者往土壤中填埋食鹽、灌水等方法相比，使用化學(xué)抗阻溶劑更加方便有效，既可以避免經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，又能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持接地電阻的穩(wěn)定性。新型溶劑本身是一種顆粒很小、自身電阻極低的化學(xué)原料，填埋到土壤中之后，會(huì)與土壤很好地融合，并通過(guò)發(fā)生化學(xué)作用使接地電阻和土壤有機(jī)結(jié)合起來(lái)，真正起到降低桿塔接地電阻的作用。由于在溶劑的作用下，土壤與接地體融為一體，因而當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，雷電流從接地體分流到土壤的過(guò)程中就不會(huì)遇到明顯的電阻率變化，從而可以平穩(wěn)順利地流入大地，這就對(duì)電力系統(tǒng)起到了很好的保護(hù)作用。同時(shí)，化學(xué)溶劑的高穩(wěn)定性，可以保證在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，不需對(duì)線路桿塔的接地體進(jìn)行更換，從而減少了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 具體施工辦法

按照施工圖挖掘地坑，具體深度根據(jù)季節(jié)以及土壤稀松程度會(huì)有所不同，但總的來(lái)說(shuō)約為1.5～1.9 m，寬度約在5～10 m之間，將新型材料按照網(wǎng)狀下放到坑中，并與地下已經(jīng)埋設(shè)的接地體連接起來(lái)，用加入了化學(xué)溶劑的土壤覆蓋到土坑之上并夯實(shí)，使新填的土壤與原來(lái)的土壤結(jié)合起來(lái)，待到化學(xué)溶劑凝固之后再用原土夯實(shí)地表。

需要注意的是，在施工時(shí)，要嚴(yán)格按照工程圖紙進(jìn)行，因?yàn)槭┕ろ樞蛞苍谝欢ǔ潭壬蠜Q定了接地電阻能否降低，故施工時(shí)任意更改圖紙所示內(nèi)容或偷工減料都會(huì)影響到桿塔最終的接地效果。一旦施工中出現(xiàn)了差錯(cuò)，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，很有可能桿塔接地系統(tǒng)不但不能起到防雷的作用，甚至還會(huì)危及輸電設(shè)備以及人的生命安全。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)輸配電線路桿塔接地的改良工作是一個(gè)長(zhǎng)期系統(tǒng)的工程，目前，利用各種新型的接地材料來(lái)降低接地電阻已取得了明顯的防雷效果，減少了因自然天氣造成的輸電設(shè)備損壞，進(jìn)而節(jié)約了維修費(fèi)用，同時(shí)也提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本文所述改良方案已經(jīng)在我國(guó)局部地區(qū)開始試行，希望經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐之后，這種方案能夠在全國(guó)普遍應(yīng)用，為我國(guó)電力的輸送提供必要的保障。

［1］劉大平.淺析架空輸電線路桿塔接地裝置［J］.安徽電力，2010（3）

［2］于萬(wàn)軍.淺析輸配電線路的雷擊故障及防雷措施［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（11）