原艳楠
山西省晋城市巨能电网工程有限公司 山西 晋城 048000
摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，输电线路杆塔接地网能够有效降低接地网接地阻抗，保证雷击电流安全地流入大地，实际杆塔施工过程中存在地形受限、盲目施工、降阻效率低等问题。对此，采用防雷接地领域中的ＣＤＥＧＳ软件建立双边、单边、方框、垂直４种辅助接地网形式，通过改变外延长度、电流频率、土壤电阻率及土壤结构等因素分析比较４种辅助接地网的散流特性和降阻效率，进而研究降阻效率的影响因素。计算结果表明，杆塔辅助接地网的降阻效率与外延引线长度及辅助接地网终端形式关系密切，并随不同频率电流作用呈现不同的变化趋势，土质及地形条件对辅助地网散流特性有影响。该结论可为复杂地形下输电线路设计与施工、杆塔接地改造提供参考。
关键词：辅助接地网；降阻效率；有效散流长度；散流特性
引言
雷击引起的线路跳闸事故严重影响高压输电线路正常运行，杆塔输电线路地处旷野，地形、地势复杂，极易遭到雷击．在输电线路防雷接地工程中，杆塔接地性能良好可以有效减少雷击闪络次数，提高电力系统安全运行水平．目前，国内外普遍运用的降阻方法有外延接地、使用降阻剂、利用自然接地体、改变接地体材料、接地模块等方法．工程中，杆塔接地一般采用简单结构的水平接地体．杆塔接地装置冲击泄漏电阻分布规律以及外部射线长度对整体散流分布的影响规律，分析了土壤电阻率与有效散流长度之间的关系．分析了石墨接地材料的电磁特性对于降低冲击接地电阻的影响．仿真计算了各类基础的自然接地电阻，模拟了有无接地装置情况下杆塔附近的电位水平和分布特征．了垂直分层土壤下输电杆塔接地电阻的拟合算法．本文模拟高土壤电阻率、高电流频率的输电线路架设环境，先建立单向辅助接地网，研究连接线长度、数量以及连接线与辅助终端的比值对接地网散流特性的影响．进而仿真对比土壤电阻率、电流频率对单向与双向辅助接地网的影响，进行结构优化，结论可为输电线路杆塔的散流降阻提供一定的理论依据．
1输电线路杆塔的防雷与接地
架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰电网安全供电的难题。近年随着电网的发展，雷击输电线路而引起的跳闸、停电事故日益增多，据电网故障分类统计表明：高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引发的故障约占50%—60%。尤其是在多雷、电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路引起的故障次数更多，寻找故障点、事故抢修更困难，带来的损失更大。理论和运行实践证明，雷击送电线路杆塔引起其电位升高造成线路“反击”跳闸的次数占了线路跳闸总次数的绝大部分。在绝缘配置一定时，影响雷击输电线路反击跳闸的主要因素是接地电阻的大小。所以，做好接地装置的检查，规范接地电阻测量方法保证线路杆塔可靠接地，并对电阻值较大的杆塔接地体实施改造已成为线路防雷的一项重要工作。
2输电线路杆塔辅助接地网降阻效率及影响因素研究
2.1外引线接地降阻
采用敷设引外接地的方式，主要是利用2-3根线来引出主要接地网，并与较低电阻率的地区所埋设的主要接地网相连接，从而构成完整的并联接地的复杂系统。需要注意的是，因为引到外面的连接线，是存在一定的工频阻抗的，此时便需要多向外引出几条连接线，来提高辅助接地网络的分流能力。与采用增大主要接地网面积的降阻的措施不同，采用引出相应的外接地线的方式，适用于土壤电阻率较高的地区，且如果土壤电阻率能够持续增大，采用引外接地的效果会越来越好。由此可以看出，在土壤电阻率很高的情况之下，采用此种方式是降阻的重要措施之一，主要接地网的跨步电压、接触电压等参数值，也会变小。
2.2输电线路走廊雷电分布的差异
雷电活动强弱特征以雷电参数(如雷电日、地闪密度、雷电流幅值等)的累积概率分布表示，防雷工程设计中雷电参数一直是缺乏的基础数据。国网率先用雷电定位系统监测统计研究雷电活动，统计分析雷电监测积累数据，获得雷电活动在时间空间上的分布，显示线路走廊雷电分布差异:①地域同时间不同的雷电活动有差异，雷电活动分布情况活动强度随时间变化明显;②时间同地域不同的雷电活动有差异，差异性决定防雷计算设计中简单使用单一固定雷电参数是不行的。
2.3分块土壤对辅助接地网降阻效率的影响
实际工程中，土壤电阻率随土壤结构的变化而变化。在外延长度为６０ｍ，入地电流频率为１ｋＨｚ的条件下，从接地网长度的中心对土壤进行分块，主网侧土壤电阻率设为２ ０００Ω·ｍ，辅网侧土壤分别设为５０～１ ６００Ω·ｍ。在土壤电阻率发生变化的交界位置，辅助接地网的散流密度会发生断崖式突变，且交界位置的土壤电阻率差别越大，突变差值就越大。在高土壤电阻率的环境下散流密度小，在低土壤电阻率的环境下散流密度大，电流由高土壤电阻率环境向低土壤电阻率环境散流，接地体的散流出现断崖式突变；当主、辅接地网两侧土壤电阻率差别较小时，各散流密度趋于平缓。由此可知，实际山区丘陵的杆塔接地施工时，将辅助地网敷设在低土壤电阻率的土质中（如近水源区、植被覆盖区等），有助于增加辅助地网的“分流”强度，提高辅助地网的降阻效率。随着主、辅接地网两侧土壤电阻率的差值越来越小，４种辅助接地网类型的分流系数逐渐减小，分流能力逐渐减弱。当主、辅接地网两侧土壤电阻率差别很大时，各辅助接地网的分流能力近乎相同；当主、辅接地网两侧土壤电阻率差别变小时，单边辅助地网的分流能力最好，垂直辅助地网的分流能力最弱。
2.4重新埋设焊接或延伸杆塔接地射线
对测量出的接地电阻值不合格的杆塔接地体进行开挖检查，发现有锈蚀或断裂的接地引下线时，要重新敷设或延长接地射线并进行焊接。敷设接地射线过程中，根据杆塔所在的地形环境以及存在的问题性质做出合理的整改措施，比如土壤电阻率低又便于施工的地方铺设水平放射线，在放射线时结合地形和土质情况做放射分支线；在岩缝及土层较厚的地方打入垂直接地极，或做深埋接地坑，在坑中用圆钢焊接散开的分支网做接地极等等。对改造过的杆塔接地装置还要进行复测，以此判断改造措施实施的正确性。
结语
１）输电线路杆塔处在高土壤电阻率环境下，杆塔辅助接地网有效外延长度较短，超过有效外延长度不会明显改善散流和降阻效果；增加外延连接线数量能够明显改善接地网的散流特性和提高降阻效率，外延连接线的数量由１条增加至３条时，降阻效率可以提升１８％左右．２）在外延引线总长度固定的情况下，改变连接线与辅助终端的比值对辅助接地网的散流和降阻影响较小．在土壤条件不同时，适当增加辅助终端的长度可以改善散流效果和提高降阻效率．３）多向辅助接地网的散流特性和降阻效率要明显优于单向辅助接地网，改善多向辅助接地网结构有助于实现入地电流的均衡散流，注入电流频率为１００ｋＨｚ的高阻土壤环境中，多向辅助接地网的散流和降阻效率大约为５７％左右，远远高于单向辅助接地网．在输电杆塔建设施工中，可根据地形、地貌的区别选择采用双向平衡或者不平衡辅助接地网来代替单向辅助接地网承担散流降阻的作用．
参考文献
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