刍议架空线路杆塔接地设计

摘要：本文主要结合自己多年从事电力设计方面的工作，主要阐述了架空线路杆塔接地的设计。供同行参考。

关键词：架空线路 杆塔 接地

Abstract: this paper, based on his years in power design work, mainly expounds the overhead lines tower grounded design. Refers for the colleague.

Key words: the overhead lines tower grounded

中图分类号：TM75文献标识码：A 文章编号：

0 前言

雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。长期以来由于雷击引起输电线路跳闸的事件频繁发生，对电网安全稳定运行构成了极大的威胁。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区的高压线路，由雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的40％～70％，尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故率更高。近年来我国雷电活动加剧，电网新增速度加快，线路随电压等级不断增高，由于雷击造成的电网事故及损失也逐年呈上升趋势。因此降低杆塔接地电阻，加强输电线路的雷电防护，对于维护电网的安全稳定运行有着重要的意义。

1 杆塔的接地电阻

送电线路杆塔接地装置设计应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、当地原有线路的运行经验、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，通过技术经济比较，选择合理的接地型式。

(1)有地线的送电线路每基杆塔的接地装置，在雷季干燥时，不连地线时的工频接地电阻，不宜超过表1所列数据。

雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置，适当提高绝缘水平或架设耦合地线。

(2)无地线线路杆塔的接地电阻

中雷区及以上地区35kV及66kV无避雷线线路宜采取措施，减少雷击引起的多相短路和两相异点接地引起的断线事故，钢筋混凝土杆和铁塔宜接地，接地电阻不受限制，但多雷区不宜超过30。钢筋混凝土杆和铁塔应充分利用其自然接地作用，在土壤电阻率不超过l00・m或有运行经验的地区，可不另设人工接地装置。另外，当3kV及以上的同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时，交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔(上、下方线路共4基)，不论有无地线，均应接地。

2 送电线路接地装置的型式

根据杆塔型号、电压等级、土壤电阻率和雷电活动情况决定接地型式。《交流电气装置的接地》(DLJT621―1997)的第6．3条对高压架空线路杆塔接地装置型式规定如下：

(1)在土壤电阻率ρ≤100・m的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。对发电厂、变电所的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可不设人工接地装置。

(2)在土壤电阻率100・m

(3)在土壤电阻率300・m

(4)在土壤电阻率ρ>2000・m的地区，可采用6～8根总长度不超过500m的放射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋设深度不宜小于0．3m。

(5)居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。

(6)放射形接地极每根的最大长度应符合表2。

表2： 放射形接地极每根的最大长度

(7)在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，如在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1．5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其它措施。通过实践来看，在高土壤电阻率地区降低接地电阻有效的办法则是采用伸长接地带(有时辅助以引外接地)或连续伸长接地体。

3 接地装置的设计要求

送电线路的杆塔接地，应首先充分考虑其自身的自然接地体(包括铁塔基础、钢筋混凝土杆埋入地中的杆段及其底盘、拉线盘等)，在自然接地体不能满足要求时，才考虑补充敷设人工接地装置。人工接地装置中一般由很多水平接地体或垂直接地体组成，为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于其长度的两倍：水平接地体的间距可视具体情况确定，但不宜小于5m。

送电线路杆塔接地装置设计主要是以防雷为主要目的，因而在设计中要考虑如何降低杆塔接地装置的冲击接地电阻。雷电流通过接地装置向大地扩散时，起作用的是接地装置的冲击接地电阻，而不是工频接地电阻，但在工程实际中因冲击接地电阻与诸多因素有关，不便于实际测量和控制。因而，在实际工程中仍以考核工频接地电阻为主，特殊地段，需要冲击接地电阻时，用工频接地电阻乘以冲击系数，或通过冲击接地电阻的计算求得。

3．1 杆塔接地装置的工频接地电阻

杆塔水平接地装置的工频接地电阻可利用下式计算：

式中的At和L按表3取值。

当接地装置的形状一定时，随着土壤电阻率ρ的变大，欲保持R不变，L值的增大比ρ值上升得快。当土壤电阻率特别高，如在4000・m以上时，要使工频接地电阻达到30以下较困难，可采用6～8条80m水平射线，或用2条连续伸长的方法来降低冲击电阻，也可以采用耦合地线或接地线，把若干基杆的接地连接起来，然后再寻找土壤电阻率低的其中几干基杆塔，在施工方便的条件下加强这几基杆塔的接地，把接地电阻降到10以下，这样即节省了费用，又起到了很好的防雷效果。因为对雷击塔顶或避雷线，若干基杆塔的连接线相对于雷电波的波阻抗较小，起到了很好的分流作用。同时，而连接线本身对雷电波的波头还起到了消波的作用。

3．2 杆塔接地装置与单独接地极的冲击系数

杆塔接地装置接地电阻的冲击系数，可利用以下各式计算。铁塔接地装置：

式中：Ii为流过杆塔接地装置或单独接地极的冲击电流，kA；ρ为以・m单位的土壤电阻率。

钢筋混凝土杆放射型接地装置：

钢筋混凝土杆环型接地装置：

单独接地极接地电阻的冲击系数，可利用以下各式计算：垂直接地极：

单端流入冲击电流的水平接地极：

中部流入冲击电流的水平接地极：

3．3 杆塔自然接地极的冲击系数

杆塔自然接地极的效果仅在ρ≤300・m才考虑，其冲击系数可利用下式计算：

式中：ai为对钢筋混凝土杆、钢筋混凝土桩和铁塔的基础(一个塔脚)为0．053；对装配式钢筋混凝土基础(一个塔脚)和拉线盘(带拉线棒)为0．038。

3．4 冲击接地电阻的计算

单个接地体(包括人工及自然接地体)的冲击接地电阻，可按其所分担的雷电流的大小，选择合适的冲击系数并按下式进行计算：

Ri=aR

式中：Ri ―杆塔接地装置的冲击接地电阻，；

a ―冲击系数；

R ―杆塔接地装置的工频接地电阻，。

3．5 接地极的利用系数

各种型式接地极的冲击利用系数可采用DLJT621―1997中所列数值。具体取值按表4。

表4：接地极的冲击利用系数

3．6 接地电阻的简易计算

为简化计算，各种型式接地装置工频接地电阻简易计算公式列于表5。

3．7 水平接地体的埋设深度

接地体埋设深度一般在地表下0．15～0．5m处，当处于土壤干湿交界的地方，接地导体易受腐蚀，因此规定埋深不应小于0．6m，并规定了接地网的引出线在通过地表下0．6m引至地面外的一段需做防腐处理，以延长使用寿命；同时在设计中根据地形、地势情况和冻土层的情况决定水平接地体的埋没深度，在北方寒冷地区，水平接地体要埋设在冻土层以下。

4 接地装置的新技术

近年来，随着现代化建设及科学技术的发展，对电气接地装置的要求越来越广泛，对于采用以前传统的降阻方法，已不能达到所需要求，从而给工程带来了很大困难，耗费很大资金、金属、加大了施工工作量。如在使用降阻剂对降低杆塔接地电阻是非常有效的，但是也同样遇到降阻剂的稳定性、腐蚀性等问题。

如遇到土质恶劣，土壤电阻率高(区、岩石等)的情况下，很难达到有关技术要求。因此采用接地模块降低接地电阻和采用镀铜接地极的方法，是接地工程近几年最常用的科学办法。工程设计中根据其土壤电阻率的不同情况，安装适量的接地模块或者镀铜接地极，可达到相应的接地电阻要求，使用中能最大限度地降低接地电阻，又能较好的解决接地极容易腐蚀、不稳定等问题。

5 结束语

架空线路杆塔接地设计应因地制宜开展防雷设计，适当提高输电线路防雷水平。设计中应全面收集电网及线路资料、地理资料、气象资料、环境资料等，根据实际情况进行架空线路杆塔接地设计。在适当情况下采用接地新技术(如接地模块阴极保护阳极接地)等措施提高输电线路杆塔耐雷水平，保证输电线路的安全稳定运行。

参考文献

[1]李景禄等编著．实用电力接地技术，中国电力出版社，2002．

[2]张殿生等编著．电力工程高压送电线路设计手册，中国电力出版社，2003．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。