架空送电线路降低接地电阻防雷措施

1、 2011年5月(上雷电是发生在大气中的光、电、声并发的一种物理想象。通常是指大地与带有电荷的云层之间的放电现象。雷电损害有三种形式:直击雷、感应雷、雷电反击。单对输电线路来讲,防雷性能主要以耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡量。目前,现代架空输电线路所采用的一般保护措施有:避雷线(架空地线、降低杆塔接地电阻、加强线路的绝缘(如:增加绝缘子串中的片数、氧化锌避雷器、钳位绝缘子等。下面仅就降低杆塔接地电阻来谈谈架空送电线路防雷接地问题。1降低杆塔接地电阻的必要性接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率,如果有电流流过时,则大地各处就具有不同的电位。电流经

2、接地体注入大地后,它以电流场的形式向四处扩散,离接地点愈远,半球形的散流面积愈大,地中的电流密度就愈小,因此可认为在较远处(20m 以外,单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零,该处电位己为零电位。雷击杆塔顶部时,电流通过杆塔接入大地,引起塔顶电位升高,其值是:雷电流对杆塔电感产生的电位升高值,以及雷电流对杆塔冲击接地电阻产生的电位升高值所组成。如果塔顶电位与导线上的感应电位的差值,外加线路本身工频电压幅值的影响,超过绝缘子串50%的冲击放电值,就会产生反击闪络放电。对一般塔来讲,杆塔冲击接地电阻对塔顶电位升高起很大作用。在山区或土壤导电率不良的地区,冲击电阻值能达到207-307,此时,冲

3、击接地电阻就起了决定性作用。对高塔(电力建设工程(送电线路预算定额规定超过60m 的为高塔来讲,杆塔电感对塔顶电位升高起决定作用。所以,目前来讲降低冲击接地电阻值是减少线路反击跳闸率的最主要手段。当杆塔塔型、尺寸与绝缘子形式和数量确定后,不同的接地电阻值对线路杆塔的耐雷水平影响是不同的。按照目前国家交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T620一1997和交流电气装置的接地(DL/T621一1997规定,不同的接地电阻值对耐雷水平的影响区别如表1。表1雷击杆塔的耐雷水平(kA 从表1不难看出,冲击接地电阻(110kv 从10增大到20,其耐雷水平下降36.62%;从10增大到25,其耐雷水

4、平下降46.40%;从10增大到30,其耐雷水平下降53.60%。由此可见,降低杆塔的接地电阻是必要的。同时,它也是降低反击跳闸率的重要手段。2降低接地电阻的工作原理及工作方法为了改善土壤电阻率高的杆塔接地电阻,我国从20世纪90年代起曾使用过化学型的降阻剂,但是经过几年运行后发现:化学降阻剂容易腐蚀接地网,时间一长接地扁铁和接地线容易腐蚀锈断。其原理就是:模块埋置土壤后,与土壤紧密接触,大幅度地扩大接地体的散流面积,有效降低接地电阻。此外,接地模块(接地棒等特有的保温、吸湿性,使其周围附近的土壤保持较底的电阻率,这进一步改善接地体的导电性能。在目前的施工中接地模块的埋设应注意以下几点:1水平

5、埋设时,埋设深度不小于0.6m ,模块间距离不小于3m ;垂直埋设时,模块之间的距离也应尽量不小于3m 。2模块极芯间相互连接或与接地网连接时,必须焊接牢固。焊接必须是搭接焊,搭焊长度至少应为电极极芯宽度的2倍或圆钢为其直径的6倍。焊接处应双面满焊,应清除焊渣,并采取防腐措施。螺栓连接的接地模块应对螺栓连接处进行防腐处理。3配合专用增效剂施工时,回填前在模块下方和周围应填洒增效剂,然后再用细土回填夯实,不同类型的接地模块使用的增效剂也不同。4回填时(回填土必需是专用增效剂或细土,还应适量洒水,分层夯实,待模块充分吸湿(24h 后测量接地电阻。3确保接地效果防雷接地的主要目的,是为了让强大的雷电

6、流安全导入大地或地线中,以降低雷电流通过杆塔时的电位。而雷击杆塔时,一部分雷电流通过架空地线(避雷线流到相邻或者毗邻的杆塔,一部分通过杆塔本身的接地系统流入大地。所以,架空送电线路的防雷接地是套系统工程,而确保杆塔本身的接地效果,对提高线路雷击跳闸重合成功率,提高线路安全、可靠供电是非常重要的。1接地系统的连接必须牢固,以此保障雷电流的正常畅通。接地系统的连接包括杆塔接地引下线与架空地线(避雷线的连接和接地引下线与接地网的连接。在施工中对连接点(螺栓连接、焊接点要做一定的标示,以备后续运行维护时对出现的各个问题可以方便、迅速地查出。2要保证接地网的接地效果。接地网的接地效果,要达到接地体的冲击

7、系数小于1(接地体的冲击系数为接地体的工频接地电阻与接地体的冲击接地电阻之比值。杆塔水平接地装置的工频接地电阻计算公式如下:(1铁塔接地装置(见图1的A T =1.76;L=4(L 1+L 2图1垂直接地极的接地电阻计算公式如下:(2式中:R V 垂直接地极的接地电阻;土壤电阻率;L 垂直接地极的长度;d 接地极用圆钢时圆钢的直径。杆塔的接地电阻,在高频的雷电流下,实际呈现为冲击接地电阻值。由于雷电流的幅值很大,接地体的电位较高,导致土壤中的电场强度大大超过土壤的耐压强度(一般为85v/m ,这就产生了火花放电。因此使接地体的冲击接地电阻比工频接地电阻大大减小。所以,在敷设接地网时,敷设深度一定要达到深度。交流电气装置的接地(DL/T621一1997规定每根接地极的最大长度不应超过表2中的规定。在高土壤电阻率的地区采用放射形接地装置时,当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他措施。表2接地极最大长度标准当然目前架空送电线路的防雷措施并不只有降低接地电阻一个手段,但是降低接地电阻是架空线路防雷的重要措施。在此笔者只想说明降低土壤电阻率高的杆塔接地电阻、确保杆塔接地效果,仍是当前乃至今后线路运行维护