浅谈35kV~220kV输电架空线路接地电阻的应用

发表时间:2021/1/19   来源:《基层建设》2020年第26期   作者:林健
[导读] 摘要: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。
        身份证号码:37078519890205XXXX  山东高密  261500
        摘要: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;应用
        引言
        线路杆塔接地体是为了在线路遭受雷击时快速泄放雷电流的防雷装置。但是由于部分线路的接地电阻阻值过大达不到防雷的效果,导致线路跳闸,就需要对其接地体进行改造,降低杆塔接地电阻,防止雷害事故的发生,达到提高设备健康水平、减少日常维护工作量、保证电网安全稳定运行、提高供电可靠性的目的。笔者所在地用石墨接地模块治理接地电阻不合格,在杆塔基础未治理前接地电阻普遍为40—60Ω,经过加装石墨接地模块,接地电阻普遍降至10Ω以下,效果良好。
        1意义
        电气设备的接地保护措施是否安全、可靠需要接地电阻这一重要指标来衡量。近几年来高架输电线路一直出现问题,其中最大的问题就是由雷击而引起的跳闸现象,电网由于雷击传输线而导致的跳闸和停电逐渐增加,根据电网的故障统计,在高压线路的跳闸总数中,雷击造成的故障约占50%至60%。另外在地形复杂的山区,受其地理位置的影响其土地电阻率比较高,再加上雷雨天较多,高架输电线路遭遇雷击的次数更多,查找故障点和紧急维修更加困难,导致较大的损失。接地电阻的功能是安全、可靠的,确保雷电电流泄漏到地面,从而保护线路设备绝缘,降低线路雷击跳闸情况的发生,以达到提高线路运行的可靠性和避免因步进电压引起人身伤害的目的。
        2  35kV~220kV输电架空线路接地电阻的应用
        2.1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。


        2.2钻孔深埋法
        近年来,我国逐渐开始使用钻孔深埋法进行降低电阻,其办法是从美国引入的,其实际效果已经得到了验证。钻孔深埋法中一般使用的是5-10m左右长度的垂直接地体,具体的长度最终是取决于地质条件的,接地体一般为圆钢型,其直径一般为20~75mm,直径的不同不会影响接地电阻。该方法适用于诸如拥挤的建筑物或铺设接地网络的狭窄区域,在这些狭窄区域内很难使用传统方法找到接地电极的正确位置,而且还无法保证具体的安全距离。虽然可以通过其他措施对接地体进行覆盖,从而确保接地的安全性,但是这样做必会增加施工成本,造成不必要的浪费。沙质土壤使用钻孔深埋法的效果最佳,因为大多数沙质层都在表层的3m以内,并且深层土壤电阻率很低。
        2.3做好杆塔接地设计
        在线路可行性研究和初步设计线路选择阶段,设计单位的专业人员应当到线路所在区域实地考察具体的情况。如果设计路线遭遇了雷电区域,就需要根据雷电的活动情况,尽量避开,如若不能避开,就需要避开频繁的区域,合理确定路径计划。在线路施工图的最终勘察和定位阶段,专业测量人员需要逐基测量土壤电阻率,以为塔架接地设备的合理设计提供准确的信息。
        2.4雷电防护接地电阻降低的应用
        深井式接地:深井式接地是根据不同地层之间的电阻率的不同来进行接地工作的。由于地层结构、土质以及电阻率存在差别,进行深井式接地的方式也是不同的。当土地上下层的电阻率差别不大时,地面的自身面积和地形结构会限制地网,使其不能向外延伸,因此深井式接地就要向下进行设计施工,实现降低电阻值的目的;对于下层土壤电阻率高于上层土壤电阻率的情况,下层土壤的主要结构多为金属矿物、煤矿等物质,电阻率较低,此时深井就需要打到下层土壤中;对于上层土壤电阻率高于下层土壤电阻率情况,下层土壤结构多为岩石类物质,不适合进行深井施工,此时就需要采用其他方法来降低接地电阻值,总而言之,深井式接地通常适用于地层含有金属矿物和水分充足的地区。人工改善土壤电阻率:人工改善土壤电阻率就是利用人为方式处理土壤而改变其电阻率,可以通过以下两种方式来进行,首先,人为改善土壤性质,用电阻率低的土壤替换电阻率高的土壤以此来降低电阻值;其次,可以利用化学物质来减小土壤的电阻值,但是要注意不能大规模使用化学物质,因为可能随着降水流失,同时还会造成环境污染。
        2.5利用接地电阻降阻剂
        降阻剂是当前一种相对较新且积极普及的方法,其成分是化学配备的,它的外围是网状胶体,内层包含了具有良好的导电效果的强电解质和水分。降阻剂可以保持长时间的导电效果,因为由外层的网状胶体护住水解的液体,不会被随着地下水和雨水的冲刷扩散。降阻剂使用应当注意的是需要放置在接地极的附件,这样就可以减少接触电阻的产生,增加接地极的尺寸,接地极的接地电阻在一定程度上就会得到降低,尤其是在区域和规模比较小且集中的地区使用降阻剂进行降阻的效果更佳。
        结语
        随着我国社会的繁荣富强,经济的快速发展,对于基础建筑和公共设施的重视程度也是逐年增加。雷电灾害是可以发生在任何一个国家的自然灾害,无法完全阻止其给人们生活和建筑设施造成的危害,但可以尽量减少其破坏性,这就要求足够重视并做好雷电防护以防患于未然,为人们的生活财产安全和基础设施建筑提供保障。
        参考文献:
        [1]张喜飞,吕芳捷,李新忠.接地电阻的测量及影响因素分析[J].电子世界,2014(06):47-48.
        [2]胡显哲. 基于物联网技术的分布式杆塔接地电阻检测装置的研究[D].山东建筑大学,2018.
        [3]邓钢.500kV架空输电线路杆塔接地电阻整治技术[J].通讯世界,2019,26(08):259-260.
        [4]胡显哲. 基于物联网技术的分布式杆塔接地电阻检测装置的研究[D].山东建筑大学,2018.
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