输电线路杆塔接地电阻测量及整改方法的分析研究聂超

输电线路杆塔接地电阻测量及整改方法的分析研究聂超

聂超

（国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北秦皇岛066000）

摘要：输电线路杆塔的防雷与接地架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰电网安全供电的难题。近年随着电网的发展，雷击输电线路而引起的跳闸、停电事故日益增多。尤其是在多雷、电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路引起的故障次数更多，寻找故障点、事故抢修更困难，带来的损失更大。本文针对线路运维工作中通常使用的接地电阻值测量方法展开分析，比较不同测量方法的使用范围与实际应用，并针对造成杆塔接地电阻值较高的原因进行研究，提出有效降低杆塔接地电阻的整改措施，进而提高输电线路的防雷水平。

关键词：输电线路；杆塔接地；电阻测量；整改方法

1输电线路杆塔的防雷与接地工作的必要性

架空输电线路在构成上包括杆塔、导线、架空地线、接地装置和绝缘子串等等。将输电线路在杆塔上固定好，所使用的就是绝缘体，而绝缘体是架空输电线路中保证电能传输质量的主要设备。由于架空输电线路在露天环境中运行，很容易受到环境的影响。特别是在雷电天气的时候，如果没有采取有效防雷击措施，就会导致输电线路产生跳闸故障而影响输电线路，给电能传输造成干扰。根据有关统计数据显示，架空输电线路运行中，由于雷击而导致的跳闸故障在总体的跳闸故障中占有2/3的比例。鉴于目前架空输电线路普遍应用，要提高架空输电线路的电能传输质量，就需要做好预防雷击的措施，以降低输电线路的跳闸率。

在防雷系统中，接地设计是不可或缺的。架空输电线路要具有良好的预防雷击的能力，就要进行必要的接地设计以更好的发挥防雷作用。在架空输电线路的接地设计中，杆塔接地装置是重要的部分，可以发挥雷电导流的作用，使雷电以杆塔为导体流入到地面，使得杆塔上的绝缘设备得到保护而避免跳闸事故发生。所以，架空输电线路中，做好防雷与接地工作时非常必要的，可以确保架空输电线路提高防雷能力，保证输电线路正常运行。

2测量杆塔工频接地电阻的方法

输电线路杆塔接地电阻测量的方法主要有三种：伏安法、三极法和钳表法。伏安法比较繁琐、工作量大，且受外界干扰极大，已经基本淘汰。目前，常用的方法主要是三极法和钳表法，这两种方法各有优缺点，采用三极法测量接地电阻准确，而且测量方法简单，性能稳定，但测量时需要的人力物力较多，效率低；采用钳表法测量接地电阻比三极法方便、快捷省力，只要用钳表钳住接地线引下线就能测出接地电阻，效率高，但有时会有比较大的测量误差。所以工作人员必须十分熟悉这两种测量方法的工作原理、测量方法及相关要求，结合被测杆塔的实际情况选择适当的测量方法。

2.1钳表法测量杆塔接地电阻

钳表法是使用钳形接地电阻测试仪对有避雷线且多基杆塔避雷线直接接地的架空输电线路杆塔接地装置的接地电阻进行测试的方法。钳表法测量原理是采用回路法，将被测杆塔（接地电阻为Rx）、相邻杆塔（电阻Ro=R1//R2//…//Rn）、接地引下线（Re）、避雷线（Rl）构成一个闭合回路。测试回路电阻R=Rx+Ro+Re+Rl，其中Re、Rl阻值较小，可忽略；而Ro是其余杆塔接地电阻并联值，由于杆塔基数较大，所以Ro也可忽略不计。这样，被测杆塔的接地电阻近似等于测量回路的电阻，即Rx≈R。

使用钳表法测量接地电阻时，必须要确保被测杆塔的接地引下线处于连接状态，而所有相邻杆塔的接地引下线都处于断开状态。测量时，需要将钳表夹住被测杆塔的接地引下线进行测量。钳表提供两个线圈：电压线圈和电流线圈。电压线圈的作用是提供激励信号，在被测回路上感应一个电势E，闭合回路在电势E的作用下产生电流I，用钳表可以测出该电势E和电流I，则环路电阻R就确定了，输电线路接地电阻Rx≈R=E/I。

2.2三极法测量接地电阻

三极法是由接地装置、电流极和电压极组成三个电极测量接地电阻的方法。在输电线路杆塔附近分别布置电流极和电压极，用电压表测量接地装置G与电压极P之间的电位差Ug，电流表测量通过接地装置流入地中的电流Ig，得到了Ug和Ig，就可以求出接地装置的工频接地电阻Rg，即Rg=Ug/Ig。在使用三极法测量时要合理布置电流极和电压极的位置，其布置方式主要有两种：直线法和夹角法。

2.2.1直线三极法

电压极与电流极测量线在同一水平线上。电流极C到被测杆塔距离DGC=4L，电压极P到杆塔距离DGP=2.5L，当DGC很难取到4L时，如果接地装置周围的土壤比较均匀，那么DGC可取3L，而DGP取1.85L（L为接地装置的长度）。

2.2.2夹角三极法

电压极与电流极设置一定的角度θ，且电压极P与电流极C到杆塔基础边缘的直线距离相等，即DGP=DGC。采用夹角三极法测量时，当DGP=DGC越大，夹角θ越接近30°时，误差越小，角度的的偏差直接影响测量结果的误差。当DGP=DGC=2L，夹角θ=30°时，误差小于4%，这个误差与直线三极法中DGP=2.5L，DGC=4L时的误差比较接近（L为接地装置的长度）。

3输电线路杆塔接地电阻的整改措施

3.1重新埋设焊接或延伸杆塔接地射线

对测量出的接地电阻值不合格的杆塔接地体进行开挖检查，发现有锈蚀或断裂的接地引下线时，要重新敷设或延长接地射线并进行焊接。敷设接地射线过程中，根据杆塔所在的地形环境以及存在的问题性质做出合理的整改措施，比如土壤电阻率低又便于施工的地方铺设水平放射线，在放射线时结合地形和土质情况做放射分支线；在岩缝及土层较厚的地方打入垂直接地极，或做深埋接地坑，在坑中用圆钢焊接散开的分支网做接地极等等。对改造过的杆塔接地装置还要进行复测，以此判断改造措施实施的正确性。

水平接地体之间做到尽量远离，平行距离都不小于5m，在一般地区，要求接地体埋深不得小于0.4m。而山区线路普遍位于不利的地形条件下，多有土壤不良或是地势较高，受气候因素影响较大，根据历史经验埋设深度对接地电阻的季节系数的影响是较大的，在埋设深度为0.5m时，季节系数可高达1.4-1.8，使杆塔很难保持正常的耐雷水平。因此在山区地带，应适当提高埋设深度，提高到0.6-0.8m。

3.2应用离子或石墨接地极等新材料

针对接地体多由于腐蚀导致接地电阻较高的现状，目前国内已逐步推行使用离子或石墨接地极对杆塔接地进行改造。离子或石墨接地极内部填充料含有特质的化合物，能充分吸收空气中的水分，通过潮解作用，将活性离子化合物有效释放到土壤中，不仅能够降低接地极与土壤的电阻值，还能改善周边土壤的电阻率，有效增强雷电导通释放能力。其具有阻抗低、导电性强的优点，可有效消散雷电和电力故障电流，而且不与任何酸、盐或碱发生反应，杜绝了长期埋入土壤中存在的接地体腐蚀现象，性能稳定适合长期使用。但是新型接地极的成本较高，实际应用时需要综合考虑，而且施工相对简单还应做好防盗措施。

结束语：输电线路杆塔接地电阻作为影响线路耐雷性能最重要的因素之一，合格的杆塔接地电阻是降低架空输电线路雷击跳闸率、提高线路运行可靠性的保证。定期测量输电线路杆塔接地电阻是维护线路安全运行的一项重要工作，针对测量过程中检测到的超过规定值的接地电阻，及时做出有效的整改措施，降低杆塔接地电阻值从而达到提高架空输电线路耐雷水平并降低线路雷击跳闸率的效果。而正确选择测量仪器与方法、有效实施接地整改则是保障输电线路杆塔接地装置良好的关键。

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