输配电线路接地电阻对防雷技术影响分析

刘元龙

摘要：雷电是天空中瞬态强电磁辐射的天气现象，伴随闪电将其蕴藏的能量在瞬间释放，产生强大的雷电流，其热效应，电磁效应等对高达建筑物，电力设施，极端及电子设备造成严重的破坏，为人类生活带来巨大的影响。为尽量避免极端天气导致运行事故发生，有效提高电力系统运行可靠性及稳定性，本文通过对输配电线路中接地电阻与防雷技术关系的论述，就如何约束接地电阻大小做了简单介绍，对常用降阻方法进行了分析。

关键词：电力系统;接地电阻;防雷技术

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雷电对建筑物的危害

随着科技的进步，大气电学作为新兴学科飞速发展，地球是带电球体，空气中含有大量带电自立，雷电产生是大地表层局部小规模放电现象。雷电是发生于天空中的具有破坏性的天气现象，受地表热辐射的影响，导致温度升高，密度降低，上升中的空气中水蒸气热能转为势能，温度降低冷却凝结成水滴，水滴与冰晶離子摩擦带电荷，云层发展成大云团，云团内不同极性的电荷密度增大到强度穿击空气，云团空隙变为导电性通道，正负电荷通过导电通道中和发生放电。云层中正负电荷放电产生闪电，闪电温度是太阳表面温度的3-5倍，放电中释放大量热能，使空气体积迅速膨胀爆炸。带电荷云层靠近大地突出于地面的建筑物感应到反电荷，电荷电场增大引起云层对地放电，雷电形成导电通道沿途释放高热量，瞬间的电磁场，对建筑物与人身造成伤害。

雷电是云雨中不同符号电荷中心放电过程，根据雷电形式分为云闪与地闪。根据雷电对建筑物造成损害的方式分为直击雷，球形雷，感应雷。雷电对超高层智能建筑破坏作用是由电流引起，危害形式主要有闪电直接击在建筑物上散发热能效应，瞬间高温引起建筑物燃烧，可燃物燃烧引起火灾，危害建筑物与人员设备安全。雷电袭击中架空输电线路时，雷电中蕴含的能力侵入室内，造成设备损坏。雷电击中建筑物时，通过防雷装置将雷电流导入大地，产生几百千伏的高电动势，使能量沿金属管线传播破坏电气设备。

随着我国城市化进程加快，投资建设智能化高层办公楼兴起，超高层智能化办公建设成为某个地区最高点，智能办公类内配备大量计算机等电子设备，设备对工程运行环境要求高，易受到雷电磁感应影响，传统避雷装置通过建筑物结构钢筋壁垒引下线导入大地，导入中雷电流在传输空间附近产生强大交变电磁场，通过在空间相邻电源上感应雷电流造成破坏，传统直击雷防护系统不能保护超高层建筑内电气设备的安全。开展超高层办公类雷电灾害防护是研究工作的重点内容。采用有效的雷电防护技术，使其最大限度减轻雷击造成的灾害，对提高超高建筑物雷电防护意义重大。

2 接地电阻对防雷水平的影响

接地电阻分为工频接地电阻和冲击接地电阻，当线路遭受雷击后，冲击电流流入地中，在接地体周围形成局部火花放电，进而增大了接地体体积，故工频接地电阻往往大于冲击接地电阻。

大多数情况下，输电线路抗雷击能力均与杆塔工频接地电阻成反比关系，其原因是当接地电阻较大时，雷电冲击电流通过接地装置由杆塔流入大地会形成极大的电势差，对线路绝缘与设备造成破坏，因此，想要提高线路的抗雷击能力，针对接地电阻采取措施使其尽可能减小会有所帮助。

3降低接地电阻的主要措施

通常而言，接地体分为自然接地体与人工接地体。人工接地体更易采取改善措施，包含两部分，其中沿着水平面铺开建设的就是水平接地体，垂直于水平面建造的就是垂直接地体。

3.1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。

3.2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。

（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）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。

（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。

（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。

4结论

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。

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