架空線路桿塔接地的標準要求

摘要：架空輸電線路桿塔接地裝置的主要作用是防御雷電，降低桿塔接地電阻是提高桿塔耐雷水平、降低雷擊跳閘率的重要途徑。本文針對架空線路桿塔接地裝置建設(shè)過程中存在的問題，提出具體解決措施。

01

引言

架空線路桿塔接地對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平，減少線路雷擊跳閘率的主要措施。

02

架空線路桿塔接地的標準要求

架空線路桿塔的接地電阻和型式在電力行業(yè)標準[1]中都提出了具體的要求，是設(shè)計、安裝和改造架空線路桿塔接地的依據(jù)[2]。

1．桿塔的接地電阻

（1）有避雷線線路桿塔的接地電阻。有避雷線的線路，每基桿塔不連避雷線時的工頻接地電阻，在雷季干燥時，不宜超過表1所列數(shù)值。

表1 有避雷線的線路桿塔接地電阻

注:如土壤電阻率超過2000Ω·m，接地電阻很難降低到30Ω時，可采用6～8根總長不超過500m的放射形接地體，或采用連續(xù)伸長接地體，其接地電阻不受限制。

雷電活動強烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線段，應改善接地裝置，適當提高絕緣水平或架設(shè)耦合地線。

（2）無避雷線線路桿塔的接地電阻。對于中雷區(qū)及多雷區(qū)35kV及66kV無避雷線線路，宜采用措施，減少雷擊引起的多相線短路和兩相異地接地引起的斷線事故，鋼筋混凝土桿和鐵塔應充分利用自然接地作用，在土壤電阻率不超過100Ω·m或有運行經(jīng)驗的地區(qū)，可不另設(shè)人工接地裝置。

03

降低接地裝置工頻接地電阻的常用方法

1．利用自然接地體降阻

在接地工程中，充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)構(gòu)物以及上下金屬管道等自然接地體，是減少接地電阻、節(jié)約鋼材以及達到均衡電位接地的有效措施。

在利用自然接地體時，事先應做好規(guī)劃，在施工時應對這些鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋的連接，以及引出與人工接地網(wǎng)的連接都預先做好計劃，施工時同步進行。在人工接地網(wǎng)的設(shè)計和施工時，為了充分利用自然接地體的降阻作用，應盡量減少人工接地體對自然接地體的屏蔽作用。

2．外引接地

在土壤電阻率高的地區(qū)，當距發(fā)電廠、變電站2000m以內(nèi)有較低電阻率的土壤時，可敷設(shè)外引接地極。在低電阻率的地方鋪設(shè)專門用于降阻的接地裝置，然后用2~3根水平接地體與發(fā)電廠、變電站的人工地網(wǎng)可靠的連接起來，可以起到有效地降低工頻接地電阻的作用。為不影響農(nóng)民的耕作和接地體免遭破壞，外引接地裝置和外引連接線，其埋深都要達到1.2m~1.5m以下。另外，外引接地裝置和連接線的截面還要滿足要求并做好防腐處理。如一處外引接地裝置不能把接地電阻降到合格的范圍，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置3~4個外引接地裝置。

利用外引接地需對發(fā)電廠、變電站周圍進行認真的勘探、測量，測量出發(fā)電廠、變電站四周土壤電阻率沿水平方向上的分布，找出土壤電阻率較低和適合做引外接地的位置。

3．深井式接地

當?shù)乇硗寥离娮杪矢?，地下較深處有土壤電阻率較低的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時，可采用井式或深鉆式接地。把平面地網(wǎng)做成立體地網(wǎng)，利用下層低電阻率的地層來降阻。

當采用深井式接地時，應測量接地裝置及其四周的土壤電阻率，并進行垂直方向上的土壤電阻率分層，找出垂直方向上的低電阻土層，

4．擴網(wǎng)及設(shè)置水下地網(wǎng)

如果條件許可的話，擴大接地網(wǎng)面積和設(shè)置水下、水底、岸邊地網(wǎng)是降低電阻最有效，也是最常用的方法。在實際接地工程中，往往會遇到?jīng)]有可直接利用的地形擴大接地網(wǎng)，這時要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用擴網(wǎng)和水平外延相結(jié)合的方法。

當變電站附近有池塘、水庫、河流、小溪等，這時可以充分利用這些水資源來建立水下、水底、岸邊地網(wǎng)。對于中小型池塘來說，可在枯水時把塘泥挖開，在塘底鋪設(shè)水底地網(wǎng)，對溪流、小河，可沿著河岸設(shè)置水平接地體

5．換土及降阻劑的使用[3]

在土壤電阻率高的地區(qū)進行換土，是普遍采用的有效辦法。接地設(shè)計采用換土，在土層厚度不能滿足要求的地方，沿水平接地體挖接地槽，深度為lm，垂直接地極坑深度3m，底部直徑lm，施工時在接地槽和接地坑內(nèi)先鋪設(shè)20cm厚的粘土并夯實，再放入接地體，回填土層層夯實。

土壤電阻率較高時，可以采用降阻劑進行降阻。降阻劑的主要作用是減小接地體與土壤的接觸電阻和降低周圍土壤的電阻率。在高土壤電阻率的地區(qū)，使用降阻劑的例子很多，大多數(shù)是和換土措施同時使用。需要注意的是：降阻劑的作用和施工工藝有很大關(guān)系，例如施工中降阻劑施加不均勻、回填土埋深不滿足要求時均會影響降阻劑的降阻效果，而目還會對接地體產(chǎn)生腐蝕。

6．使用電解離子接地系統(tǒng)

電解離子接地系統(tǒng)是近年出現(xiàn)的一種降低變電站地網(wǎng)接地電阻的方法。該方法采用在變電站區(qū)內(nèi)埋設(shè)多個接地銅棒，銅棒通過接地扁鋼與主地網(wǎng)相連，銅棒內(nèi)裝設(shè)有化學藥劑，在雨水的作用下化學藥劑分解到土壤中。形成一個接地棒深入大地，起到深埋接地降阻的效果。

7．送電線路桿塔接地降阻

送電線路桿塔接地的主要作用是防雷，而雷電流屬于高頻電流，有很強的集膚性，在地中的流動也只是沿地表散流，深層土壤并不起作用。因而送電線路桿塔接地應以水平射線結(jié)合降阻劑降阻的方法進行降阻改造。

04

架空線路桿塔接地裝置建設(shè)過程中存在的問題

按照架空線路桿塔接地標準進行設(shè)計，桿塔的接地裝置一般都能符合要求。但為什么有的桿塔經(jīng)常發(fā)生雷擊，使線路跳閘，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行呢？這除了與以上標準是通用行業(yè)標準，對桿塔的接地電阻要求比較寬松外，還有以下幾個方面的原因：

1．土壤電阻率數(shù)據(jù)不準確

由于勘測力量不夠，未對每基桿塔的土壤電阻率進行實地測量或只測量少數(shù)幾基桿塔的土壤電阻率作為代表。設(shè)計人員只能根據(jù)經(jīng)驗進行設(shè)計，從而出現(xiàn)兩種情況：

（1）土壤電阻率估計過低，這必然導致接地裝置的接地電阻達不到要求；

（2）土壤電阻率估計過高，這將使接地裝置設(shè)計超標，接地電阻是達到要求了，但造成費用的浪費，工期的延長。

2．粗框式設(shè)計

線路桿塔一般都較多，穿越地段的地質(zhì)、地勢及氣象條件、雷電活動規(guī)律都不同。而線路在防雷措施上往往是整條線路都一樣，沒有對特殊的地段采用特殊的防雷措施，很難達到理想的雷電防御效果。

3．未按要求施工

架空線路桿塔的接地裝置，除設(shè)計外施工這一環(huán)節(jié)也十分重要。架空線路要經(jīng)過山川河流、地形往往十分復雜、交通不便利，施工難度較大。而接地工程又屬于隱蔽工程，在工程完工后不便于檢查。

05

桿塔接地裝置存在問題的解決措施

1．保證土壤電阻率數(shù)據(jù)準確。土壤電阻率是接地工程的重要參數(shù)，在設(shè)計和計算接地裝置時，首先應測量每基桿塔的土壤電阻率，掌握土壤電阻率在地面水平方向的變化以及垂直方向的變化規(guī)律，得到理想的設(shè)計結(jié)果。

2．作精細化設(shè)計。對于頻繁發(fā)生雷擊事故的桿塔進行調(diào)查研究，在接地降阻改造時要根據(jù)具體的地形、地勢和土壤電阻率，做特殊的設(shè)計，充分利用桿塔所在處的地形，采用切實可行的降阻措施[4]。具體做好以下工作：

（1）做好地質(zhì)、地勢的調(diào)查，找出桿塔接地電阻超標的原因，查看桿塔所處的位置是何種地形，并實地勘測土層的情況和土質(zhì)情況。

（2）測試桿塔周圍的土壤電阻率，看四周是否有土壤電阻率低的地方可以利用，再測試不同深度的土壤電阻率，看地下有無可以利用的低電阻率地層。

3．做好施工質(zhì)量控制。架空線路的桿塔接地工程的施工，除了要按設(shè)計圖紙施工外，還要制訂便于操作的施工方案，由工程技術(shù)人員和工程質(zhì)量監(jiān)督人員對每道施工工序進行全過程的監(jiān)督，認真把好工程質(zhì)量關(guān)。對于桿塔接地裝置的施工，應按如下步驟進行。

（1）按圖放線定位。應嚴格的按圖放線定位，特別是水平接地體和垂直接地體的定位。

（2）按圖施工。

（3）做好接地體的回填。接地體埋深淺，沒有用細土回填，將導致接地體與周圍土壤的接觸電阻大。特別是有些巖石地帶，接地體的埋深不足30cm，大多用碎石回填，有的地段水平接地體裸露在地面，不能與大地可靠接觸且又容易發(fā)生腐蝕，這樣會使接地電阻進一步增大。

（4）全部施工完畢后，經(jīng)過一定時間再進行接地電阻的測量，看是否達到設(shè)計要求。

06

結(jié)論

架空輸電線路桿塔受山區(qū)復雜地形的影響，雷電活動也高于平原地區(qū)，雷電活動頻繁發(fā)生，容易造成輸電線路跳閘，絕緣子爆炸、斷線等事故，因此做好線路桿塔接地處理顯得尤為重要。

審核編輯 ：李倩