地网接地电阻值对输电杆塔防雷可靠性影响研究

张明旭，王军，闫敏，赵志刚，刘富文，刘居辉

（1.国网河北省电力有限公司检修分公司，河北 石家庄 050000；2.福建优迪电力技术有限公司，福建 福州 350000)

随着我国科技发展和国民经济的提高，我国的输电线建设工作在不断开展。而在我国的输电线路建设工作中，地网接地工作一直以来都是使电力系统设备得以保持稳定及顺利运行的重要手段，更是确保了输电线路具有一定防雷能力的主要原因，而其杆塔接地电阻的大小会直接对线路的防雷能力造成影响。阻值在防雷工作中有着至关重要的作用，本文将从接地电阻的基本概念，实际雷电流的发生，接地电阻对输电杆塔防雷的重要性，以及造成电阻阻值偏高的不利因素、和改善、解决方案的方面经行一一论述。

1 防雷接地电阻的概念

防雷接地的作用分为两部分，一方面是防止雷击而造成的伤害，另一方面是防止静电产生的危害。而其中产生作用的防雷接地电阻，顾名思义，是指电流由接地装置流入大地后，再通过大地流向远处或者另一接地体中所遇到的电阻。它包括5 大部分：（1）地线和接地体本身的电阻；（2）接地体与大地的电阻之间的接触电阻；（3）还有两接地体之间大地的电阻；（4）接地体到无限大远处的大地电阻；（5）大地的电阻。

2 雷电流泄放方式

在发生雷电的情况下，雷电保护系统中的接地装置会将巨大的雷电脉冲电流安全地泄放到大地。从而不会危及建筑内的人和设备，使其得到保护。在一般情况下，电流的泄放会经过接闪器、引下线和接地装置。

3 雷电流的特性

因为雷电具有大电流和高电位的特点。所以，雷电流在放出电流时，其电流幅值可以高达数千安。再加上其发电时间极短，导致放电速率高达50KA/S，使其处于高频冲击波水平。

此外，雷电还具有以下三大效应，使得它的危害直线上升。

（1）机械效应。当雷电流流过建筑物时，该建筑物中的空气将会通过剧烈膨胀，使得水分充分汽化，以至于破坏或者炸裂被击毁的建筑物，还会增加损坏人畜以及周围设施的可能性。

（2）热效应。雷电流在流经导体的过程中，会在极短的时间里，放出大量的热能，产生高温，以至于引起导线和设备的燃烧。导致金属熔化、飞溅，从而引发火灾和停电等一系列问题的发生。

（3）电气效应。雷电使得大气过电压，造成电器设备的破坏。还极其容易造成线路断电，甚至出现危害人身安全的高压窜入低压的现象。

4 接地电阻对防雷的重要性

输电杆塔防雷的可靠性由许多因素影响，线路的保护角的大小、接地电阻的大小、避雷器的安装、耦合地线的安装等等，而其中地网电阻的大小为我们对于防雷的可靠性判断提供了重要依据。在雷击的情况下，击于输电线的雷电将会通过接地装置将雷电引入大地。从而避免了雷电引起的停电事故的发生。而我们降低地网接地电阻值无疑会提高线路的抗雷水平，因为电阻阻值越低，雷电流散速率越快，以此提高起防雷的可靠性。

5 接地电阻无法满足要求时，产生的影响以及危害

接地电阻的大小和合理化使用是输电杆塔抗雷具有可靠性的重要保证，如果，接地电阻的阻值无法达到需求时，将会由于供电异常的问题，造成设备损毁，甚至还会对人身安全造成威胁。对于输电杆塔抗雷可靠性的保证可想而知。但接地电阻偏大时，危险有三：（1）使得电流流过产生在接地电阻上的分压增大。如果此时有人误碰设备，将会与接地电阻形成并联，高电压加在人体之上，使其触电造成生命危险。（2）接地电阻阻值过大将会对变压器批避雷器的正常工作产生影响，使其无法正常地对地放电，大大增加了避雷器和变压器损毁的风险。（3）由于电流具有的机械效应和热效应这两大效应，接地电阻在高电阻状况下，在遭受雷击时，无法将雷电流进行写法，给设备和工作人员带来了不小的伤害。因此，接地电阻应该尽可能地小，只有这样，才能在极短的时间里，将雷电流泄放在大地，减少雷电流对设备和工作人员带来的伤害。

6 产生电线路杆塔接地电阻无法满足需求的原因

（1）环境因素。一方面，输电线路杆塔施工场地地形、地质复杂，条件恶劣。复杂的地形和地质差等因素导致无法为工程的施工给与足够宽阔的场地和空间。其土质条件也无法满足安全水平设置的要求，有些施工场地甚至没有土层。为输电线路杆塔工程的建设带来了极大的困难。另一方面，在一些山区等接地区域出现了土壤电阻率高的问题，这不但影响了防雷系统的效果，在一定程度上，更是会出现雷电对输电线路杆塔造成伤害。此外，由于土壤干燥，水分稀少或无水，使得土壤中的电量子熟练稀少，导致导电性减低。无法保证输电线路杆塔功能的发挥。而我国北方地区较为干燥，使得其地区输电线路杆塔的雷击风险较大。

（2）设计因素。输电线杆塔的设计与输电线路的正常运行与防雷水平的高低直接相关联，在设计过程中，由于地形地貌和地质条件等因素的影响，为设计人员的勘察和取样工作造成了一定的困难，加大了技术人员的工作负担及其工作量。导致取样结果与实际值相差很大，无法提供准确有力的数据作为参考。与此同时，技术人员在某方面不懂得因地调整，使得设计方案与施工场地地形不吻合，使得施工的进度受到影响。

（3）施工因素。杆塔施工是送电线路的三大工序（基础、杆塔、架线）之一，属于隐蔽工程。而杆塔工程的接地施工地点多在野外，在天气、地理位置多方面的影响下，使得很难有效地对施工过程进行监督管理，在加上工期问题、施工人员技术原因，造成了未按照设计好的图纸进行施工等情况的出现。在建设过程中，还应注意回填土时，不要将石块等影响接地体的杂物一并埋入其中的操作性问题。

（4）土壤因素。在影响接地电阻的因素中，土壤电阻率对电阻的大小产生了巨大影响。土壤电阻率会随着土壤性质、含水量、温度、化学成分、物理性质等因素的变化而变化。不同的土壤其土壤电阻率也会由不同的差别，甚至会出现千倍、万倍的差别。含水量的高低也在一定程度上直接影响到土壤电阻率的大小。当土壤足够干燥时，电阻率可以近似认为趋近于无穷。随着含水量的升高，土壤的电阻率会不断降低。在高温或低温的温度条件下，土壤电阻率较高。在土壤中含有盐、酸、碱等成分存在时，电阻率会偏低。同时，季节的变化、土壤的紧密度也会对土壤的电阻率也会产生影响。

7 为保证输电杆塔抗雷的可靠性，减小接地阻值的有效方法

（1）筛选合适的线路。在工程实施过程中，可以利用气象平台对当地的情况进行了解分析，在此基础上，避免雷电活动高峰区域；在确定线路时，充分做好情况分析，可以使线路更具有可行性和合理性。

（2）勘测设计。不能直接照搬旧图，应根据实际施工现场情况进行绘制专门的设计图。对施工区域的地形、土壤条件进行实地测量，为施工的进一步进行做好充分的准备。

（3）严格遵守施工标准。严格做好质量监管，在进行施工过程中，监督人员应当拍摄现场照片。做好每一步，确保每一步的正确性和标准化。在施工工作完成后，运行单位应当派检验员进行逐一验收，做好相关工作。

（4）改善土壤电阻率。改善土壤最直接的方法便是换土，用土壤电阻率较低的土壤替换土壤电阻率较高的土壤。另外，我们还可以借助化学的力量进行土壤处理。将低电阻率的化学物质与土壤混合，从而减低土壤的电阻率。另外，我们还可以采用深井接地或深埋接地体的方法。让土壤水分增加，从而降低土壤电阻率。利用具有导电性能良好的强电解质和水分的降阻剂也是一种改善土壤的有效方法。

8 结语

就上述所言，地网接地电阻值的大小对输电杆塔的抗雷性有着重要影响。接地阻值越高，地电位升越大。对附近设备影响越大。防雷效果越差。从抗雷性角度而言，只有保证接地电阻阻值在合理化范围以内，才能使线路的抗雷的可靠性有所保障，以确保雷电顺利地流入大地，保护线路绝缘，降低线路被雷击中的概率，提高运行可靠性，避免雷电带来的人身伤害。