输配电线路接地电阻对防雷技术影响分析

赵成泽

国网内蒙古东部电力有限公司牙克石市供电公司 内蒙古牙克石 022150

鉴于我国基本国情与能源发展现状，中国能源资源与负荷中心呈逆向分布，因而建成的高压及超高压线路输送量大、跨度长，跨越地区大都气候多变，地形复杂，对防雷技术有着很高的要求。2019年一、二季度，全国用电量3.398万亿千瓦时，同比增长5.0%，2019年7月中东部地区用电更是连创新高，持续增长的高负荷与季节性雷暴天气影响，给电网运行维护带来了极大挑战。为尽可能消除雷电给输配电线路带来的负面影响，除了预先在杆塔装设避雷线负角运行外，还可以设置线路避雷器限制过电压，安装接闪器承载直击雷放电，通过技术手段尽可能减小接地电阻等。

1 因雷击导致电力系统跳闸的因素

输电线路的绝缘能力比较差，所以一旦遭受到雷击，会不可避免的出现跳闸的情况，要跳闸必须要满足以下两个条件：第一，出现了单相接地短路的情况，也就是指因为脉络形成了稳定的工频电弧，从而导致了跳闸现象；第二，输电线路的绝缘能力比雷击的闪电过电压要低，从而引起跳闸，但是这种情况只会存在几十微秒的时间，电力系统没有时间完成跳闸，因此，主要分析第一个条件，影响第一个跳闸情况的因素主要有以下几点：

1.1 线路杆塔的接地电阻值比较高

在一般情况下，如果雷击档距中避雷线的时候，空气的间隙之间并不会出现闪络的现象，当雷电的电流向杆塔的两边传播的时候，会产生比较强烈的电晕，到达杆塔的时候，幅值就已经下降了许多，这时候，如果电阻值没有那么高，就不会出现闪络的情况。但是如果雷击导致反击过电压，并且接地电阻值比较高，就会容易发生闪络的现象，出现相间短路，从而使得电力系统跳闸[1]。

1.2 消弧线圈设置不准确

如果没有将消弧线圈设置准确，输电线路就会出现短路的情况，那么消弧线圈就不能够给予足够的补偿，从而导致跳闸。

2 降低接地电阻的主要措施

2.1 水平接地网降阻方式

通过增加外延体数量与长度，可有效增大水平接地体接地面积，从而减小接地电阻，因此，杆塔的安装应尽可能考虑水平放射接地体的形式，同时，由于水平放射建造成本不高，所以在地形与施工条件允许的情况下应着重进行考虑。

2.2 垂直接地体降阻手段

在装设接地网时，由于不同土质其电阻率不同，同一土质因湿度与温度变化其电阻率也存在着差异，此外，还应考虑地形地貌、可装设面积等因素。对于含水量丰富或因其他元素导致土壤电阻率较低的地区，应该充分考虑架设垂直接地体的必要性，与此同时，若因面积受限导致水平接地体无法达到预期的降阻效果，也应考虑垂直接地体的可行性。但这并不意味着垂直接地体的数量越多，深度越深，降阻效果越好。若单位面积内垂直接地体装设数量过多，降阻率将趋于饱和，其深度也应视实际地形土壤情况而定。

2.2.1 使用降阻剂降阻

降阻剂是一种导电性良好的材料，将其灌注于接地体周围，可在渗透周边土壤后利用自身导电性良好的特性同步降低土壤电阻率，达到减小接地电阻的效果。此外，通过连接接地体与导电性得以改善的土壤，达到扩大散流面积的目的。此法适用于小型接地网或集中型接地网[2]。

2.2.2 运用降阻模块

由于降阻剂可能污染、腐蚀接地体，分布不均还会导致降阻效果不及预期等问题，故仍需通过其他方法得到进一步改善。降阻模块就是一种新解决方法，降阻模块是加入胶黏剂后通过物理方法将降阻剂与接地模块整合，由电导率高的金属引线将主地网与降阻模块结合起来，达到更为稳定的降阻效果。

2.2.3 爆破接地技术

通过局部小规模爆破将土壤电阻率较高或岩石较多的地下空间腾出缝隙，再将低电阻率材料通过灌注填充缝隙，从而通过缝隙间的低电阻率材料将接地网与电阻率较低的土壤层或水层等形成接触，扩大了接地网的散流面积，有效降低了接地网电阻。

2.2.4 采用新型材料

接地网长期遭受着复杂的气候、湿度、酸碱性不平衡等不同环境因素带来的腐蚀影响，因而采用导电性与耐腐蚀性较强的新型材料作为接地体从长远来看很有必要。纳米导电材料等新型材料具有极强的抗腐蚀能力与导电性能，例如，纳米导电精，其特殊的化学结构赋予了它可以通过化学键与金属紧密结合的能力，将这类新型材料结合现有技术在成本可控的范围内合理地进行运用，对接地体导电性能和抗腐蚀性的提高极具前瞻性[3]。

2.3 在工程中所使用的防雷措施

工程所用防雷措施主要有三种：第一种是使用避雷线，通过使用避雷线，可以有效减少导线遭到雷击的可能性，因为它可以屏蔽掉传输导线，运用杆塔将电流传输到大地上，这一措施最为简单，并且效果较好，是非常值得推广的；第二种是合理设置消弧线圈，能够有效将电弧消除掉，有效降低跳闸出现的概率，保证正常供电；第三种是安装避雷器。避雷器的使用一般是在雷电较多的地区使用。

3 结语

本文仅列举了部分现阶段已投入施行或试点的改良方法，影响接地电阻的因素有很多，对现有输配电网络进行大规模改良，是一个工作量庞大、时间跨度较长的大工程，而随着高新技术产业和高端制造业的蓬勃发展，电力供需形势逐渐趋紧，为保障电力系统的稳定运行，不仅要在电网的前期建设上做好工作，对于建设后期接地网的监测与检修任务也应提出高标准、高要求，为未来能源转型的加速推进做好充足保障[4]。