输电线路杆塔接地电阻测量及整改方法的分析研究

代洪兵　杨军

【摘 要】合格的杆塔接地电阻是防止架空输电线路雷击跳闸的重要保证，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；防雷；接地电阻；测量方法；接地整改

1 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，据电网故障分类统计表明：高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引发的故障约占50%—60%[1]。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。理论和运行实践证明，雷击送电线路杆塔引起其电位升高造成线路“反击”跳闸的次数占了线路跳闸总次数的绝大部分。在绝缘配置一定时，影响雷击输电线路反击跳闸的主要因素是接地电阻的大小。所以，做好接地装置的检查，规范接地电阻测量方法保证线路杆塔可靠接地，并对电阻值较大的杆塔接地体实施改造已成为线路防雷的一项重要工作。

2 测量杆塔工频接地电阻的方法

2.1 钳表法测量杆塔接地电阻

目前110kV及以下输电线路巡检工作通常采用钳表法测量杆塔工频接地电阻。钳表法由于其具有快速测试、操作简单等优点因此被普遍使用，但是使用钳表测量时必须满足所测线路杆塔具有避雷线，且多基杆塔的避雷线直接接地的要求，且该种测量方法在着精度不高特，而且钳口法测量采用电磁感应原理，易受干扰，测量误差比较大，不能满足高精度测量要求。图1为钳表法测量杆塔接地电阻的原理图[2]。

图1 钳表法测量杆塔接地电阻的原理图

其中Rx为被测杆塔的接地电阻，R1，R2...Rn分别为通过避雷线连接的各基杆塔的接地电阻；E为接地装置的对地电压，即接地体与大地零电位参考点之间的电位差；I为通过接地装置泄放人大地的电流。

钳表法虽然使用起来简单方便，工作量小，但对于钳形接地电阻测试仪最理想的应用是用在分布式多点接地系统中。架空输电线路在满足以下条件时可以使用钳表法测量工频接地电阻：

1）杆塔所在输电线路具有避雷线，且多基杆塔的避雷线直接接地。

2）测量所在线路区段中直接接地的避雷线上并联的杆塔数量满足表规定。

2.2 三极法测量杆塔接地电阻

三极测量法是实际工作中较为准确测试杆塔接地电阻使用最多的方法，使用的测量仪器多为手摇式电阻测量仪（接地摇表），摇表按照接地极接线端子的不同分为四端子摇表和三端子摇表，但其接线测量的原理相同，接线示意图如图2、图3所示。

在实际测量时，被测接地极G、电压辅助极P与电流辅助极C这3点（极）按直线布置[3-4]，三极法测量杆塔工频接地电阻的原理接线图如图4所示。依照DL/T 887-2004《杆塔工频接地电阻测量》规定：图中l为杆塔接地装置放射形接地极的最大长度；LGP为被测接地网到辅助电压极的距离；LGC为被测接地网到电流极的距离。三极法测量时，需导通待测接地体，并测得接地体和辅助电压极之间的电位差，从而求得待测接地体的阻值。

测量中为使测量误差降至最小，电压极P和电流极C分别应布置在杆塔基础边缘LGC=4l和LGP=2.5l处，比如说杆塔最大射线长度为10m，则电流极应布置在距杆塔边缘LGC=4l=40米处，电压极布置在LGP=2.5l=25米处。此外，“三极法”测量工频接地电阻还要求探针埋深至少在30厘米以上。

三极法测量精度高，数据更为准确，因此在500kV及以上输电线路杆塔接地检测工作中被广泛使用。但采用三极法测量杆塔工频接地电阻时，收线需核对杆塔接地型式最大射线长度，然后要将杆塔每个塔腿的接地极电气连接断开，再进行布线、测量工作，操作步骤较多，在实际应用中对测量人员的操作水平也有一定要求。

3 接地电阻值较高的原因分析

输电线路杆塔接地电阻值较高或超标的原因，综合分析有以下几点：

1）接地體腐蚀。在山区酸性土壤或风化后的土壤中容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀，由于接地体埋深不够或用砂石回填，土壤中含氧量高，也容易发生吸氧腐蚀。腐蚀部位通常在接地引下线与水平接地体连接处，有时甚至发生接地线断裂。

2）接地体外露。在山地或山坡区域，因雨水冲刷导致水土流失而使接地体外露失去与大地的良好接触。

3）土壤电阻率较高。现场测量地区的土壤电阻率不都是均匀的，特别是山区、多岩石的土壤其电阻率普遍较高。而在接地装置施工时使用的降阻剂性能不稳定，着时间的推移，降阻成分逐渐流失或失效，并且多数化学降阻剂在一定程度上也会加速接地体腐蚀。

4）外力破坏。杆塔接地引下线或接地体被盗，也可能遭农耕机具等外力破坏。

4 输电线路杆塔接地电阻的整改措施

4.1 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[5]；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[6]，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。

4.2 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。

5 结语

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。

【参考文献】

[1]何金良，曾嵘，陈水明.输电线路雷电保护技术研究（三）：防护措施[J].高电压技术，2009，35（12）：2917-2923.

[2]袁军，严有琪.钳式接地电阻测量仪的改进[J].电动工具，2012，3：8-10

[3]王涛，时卫东，张小青，等.一般化三电极接地电阻测量方法[J].中国电力，2010，44（3）：31-33

[4]DL/T 887-2004.杆塔工频接地电阻测量规范[S].

[5]GB 50169-92.电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[S].

[6]GB 50233-2005.110-500kV架空送电线路施工及验收规范[S].

[责任编辑：田吉捷]