線路桿塔接地降阻措施的技術(shù)探討

1、引言
　　送電線路桿塔的接地對(duì)送電線路的防雷至關(guān)重要，特別是對(duì)送電線路的耐雷水平影響較大。但是位于山區(qū)的送電線路，由于土壤電阻率高、地形、地勢(shì)復(fù)雜，交通不便，施工難度大，桿塔接地電阻普通偏高。如廣西500KV天平Ⅰ、Ⅱ回線路位于山區(qū)的桿塔有許多接地電阻偏高，有的甚至高達(dá)100多歐，結(jié)果這兩回線路在1998年接地改造之前雷擊跳閘率居高不下。再如遼寧本溪溪湖60KV線路，由于位于山區(qū)的桿塔接地電阻偏高，每年都有雷害事故發(fā)生，經(jīng)查發(fā)生雷害事故的桿塔均為接地電阻偏高的桿塔。還有河南110KV平寶線、110K李線，發(fā)生雷害事故的桿塔也都是接地電阻偏高的桿塔。對(duì)送電線路雷害事故進(jìn)行深入的調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常駐發(fā)生雷害事故的線路段，一般都是若干基桿塔接地電阻連續(xù)偏高，或有大跨越、大檔距存在。這是因?yàn)樵谶@些地段一旦桿塔遭受雷擊相鄰桿塔不能有效分流，而被擊桿塔流過大部分的雷電流，由于接地電阻較高造成了較多的塔頂電位，一旦絕緣子串兩端的電位差大于絕緣子中的50%。沖擊放電電壓時(shí)，絕緣子發(fā)生擊穿——即“反擊”所致。
2、送電線路桿塔接地電阻偏高的原因分析。
　　對(duì)送電線路桿塔接地電阻偏高的原因進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)引起桿塔接地電阻偏高的原因有多個(gè)方面，即有客觀原因，又有運(yùn)行維護(hù)方面的問題，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面的原因：
　　2.1 地質(zhì)、地勢(shì)復(fù)雜，特別是山區(qū)主要是土壤電阻率偏高，據(jù)我們調(diào)查北方山區(qū)的土壤電阻率一般在1300Ωm-3000Ωm，南方山區(qū)的土壤電阻率有的甚至高達(dá)5000-10000Ωm，且有的山區(qū)土層較薄或根本沒有土壤，基本上全為巖石，交通不便。接地施工難度大。還有在北方土壤干燥，而大地導(dǎo)電基本上是靠離子導(dǎo)電、而各類無機(jī)鹽類只有在有水的情況下，才能離解為導(dǎo)電的金屬離子，所以干燥的土壤導(dǎo)電能力是非常差的，這是山區(qū)或北方干旱地區(qū)桿塔接地電阻偏高的主要原因。
　　2.2 設(shè)計(jì)施工方面的原因
　　在山區(qū)由于地形復(fù)雜，土壤不均勻，土壤電阻變化較大，在設(shè)計(jì)桿塔的接地時(shí)需要實(shí)地進(jìn)行認(rèn)真的勘探，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)計(jì)。但是對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)方面存在一些問題，既設(shè)計(jì)時(shí)有些不到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行土壤電阻率測(cè)式，不到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地形，地勢(shì)和地質(zhì)勘探，根據(jù)實(shí)際做出符合現(xiàn)場(chǎng)條件的設(shè)計(jì)，而是對(duì)相當(dāng)大的范圍取一平均電阻率?；蛘咛子玫湫偷脑O(shè)計(jì)圖紙，對(duì)接地電阻不進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符。在施工時(shí)由于接地工程是屬于隱蔽工程，工程技術(shù)監(jiān)督也存在著不到位的現(xiàn)象，不能嚴(yán)格的按圖施工，如接地體的長度，埋深及焊接和回填土不符要求的存在較為普遍。造成線路施工后，存在有大量桿塔接地電阻超標(biāo)。如在工程驗(yàn)收時(shí)不嚴(yán)格按進(jìn)行測(cè)試，會(huì)使這些隱患一直得不到消除，直到線路投運(yùn)。
　　2.3運(yùn)行維護(hù)方面的原因，有些桿塔在初建成時(shí)是合格的，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，桿塔接地電阻會(huì)越來越大，這主要有以下一些原因：
　　1）接地體的腐蝕，特別是在山區(qū)酸性土壤中，或風(fēng)化后土壤中，zui容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕和吸氧腐蝕，zui容易發(fā)生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處，由腐蝕電位差不同引起的電化學(xué)腐蝕。有時(shí)會(huì)發(fā)生因腐蝕斷裂而使桿塔“失地”的現(xiàn)象。還有就是接地體的埋深不夠，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，使接地體容易發(fā)生吸氧腐蝕，由于腐蝕使接地體與周圍土壤之間的接觸電阻變大，甚至使接地體在焊接頭處斷裂，導(dǎo)致桿塔接地電阻變大，或失去接地。
　　2）在山坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸。
　　3）在施工時(shí)使用化學(xué)降阻劑，或性能不穩(wěn)定的降阻劑，隨著時(shí)間的推移降阻劑的降阻成分流失或失效后使接地電阻增大。
　　4）外力破壞，桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。
 
3、關(guān)于降阻措施的探討
　　對(duì)于接地電阻超標(biāo)的桿塔進(jìn)行降阻改造是提高線路耐雷水平保證線路安全運(yùn)行的重要措施。但對(duì)輸電線路來說，由于降阻主要是出于防雷的需要，所以對(duì)降阻措施又有明確的要求，即以降低桿塔沖接接地電阻為主要目的。所以對(duì)桿塔降阻措施應(yīng)考慮以下幾方面的問題。
　　3.1 關(guān)于水平接地體，既然是為了降低沖擊接地電阻，那么就不能向發(fā)電廠、變電所降低工頻接地電阻。那樣，有那么大的范圍可以外延水平接地體[1]，而是對(duì)接地體的長度有一定的要求[2]，這主要是出于如水平接地體過長，由于電感的影響，對(duì)降低沖擊接地電阻無效的考慮。對(duì)于水平接地體應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形、地勢(shì)、沿桿塔四周向外放射水平射線為主，要充分利和現(xiàn)場(chǎng)地形和地質(zhì)，比如山巖裂縫等結(jié)合使用降阻劑進(jìn)行降阻處理。為防止雨水沖刷，水平接地體能沿等高線布置的要盡量的沿等高線布置，并結(jié)合防水墻進(jìn)行防護(hù)。水平接地體的埋深要盡可能的達(dá)到0.8m以下。在北方要埋設(shè)在凍土層以下。比如前述110K李線、110KV平寶線和遼寧本溪60KV溪湖線的桿塔降阻改造都是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的有利地形使用降阻劑把拉地電阻都降低到合格范圍以內(nèi)。
　　3.2 關(guān)于垂直接地體，垂直接地體是線路桿塔接地的常用措施，但位于山區(qū)的線路由于石頭多，特別是位于巖石地帶的桿塔，垂直接地極的施工是不容易的，這時(shí)可結(jié)合巖石裂縫使用垂直接地極。在地下有金屬礦，或地下有低電阻率的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)可采用豎井式接地降阻法。但如地下沒有較低電阻率的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，再使用豎井法降阻是不經(jīng)濟(jì)的。再說雷電流屬于高頻電流具有很強(qiáng)的趨膚性。雷電流一般沿表層土壤散流，深層土壤并不散流。所以在一般的地質(zhì)結(jié)構(gòu)使用深井式接地極，對(duì)降低沖擊接地電阻效果并不大。所以對(duì)桿塔接地的接地體應(yīng)以水平接地體為主，以垂直接地體為輔，垂直接地體的長度以1.5-2m為宜，一般設(shè)置在水平接地體的頂點(diǎn)，或水平接地體中間容易打入的位置。
　　3.3 關(guān)于降阻劑的使用。大量的工程實(shí)踐證明，使用降阻劑對(duì)降低桿塔接地電阻是非常有效的。因?yàn)闂U塔接地是屬于中小型接地裝置、降阻劑的降阻效果能得到充分發(fā)揮。但在實(shí)際工程上也發(fā)生了一些問題，主要是（1）降阻劑的穩(wěn)定性問題，有些降阻劑，特別是一些化學(xué)降阻劑，雖然短時(shí)期內(nèi)具有很好的降阻效果，但其性能不穩(wěn)，隨著降阻劑的滲透、擴(kuò)散，特別是隨著雨水的流失其降阻效果容易失效；（2）降阻劑的腐蝕性問題，有些降阻劑具有很強(qiáng)腐蝕性，能對(duì)鋼接地體構(gòu)成較大的腐蝕，如廣東某電廠使用的某型號(hào)的降阻劑后不到5年接地體就全部腐蝕爛掉，還對(duì)其地下相鄰的消防水管系統(tǒng)造成了較大的腐蝕；（3）降阻效果問題，降阻劑的降阻效果主要由降阻劑本身的電阻率、保水性、滲透和擴(kuò)散作用決定的。所以在降阻劑的選用上，一定要注意選用降阻性能好，對(duì)鋼接地體低腐蝕，性能穩(wěn)定、壽命長、保水性好，不易隨水土流失的降阻劑。
　　無論什么型號(hào)的降阻劑的降阻效果都是通過一定的設(shè)計(jì)和施工體現(xiàn)出來的。關(guān)于降阻劑的用量要結(jié)合設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的接地電阻計(jì)算，如GPF-94a膨潤土降阻劑就給定了降阻系數(shù)和用量的關(guān)系[3]，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的工程要求和土壤電阻率進(jìn)行計(jì)算。降阻劑及水平妝地體要埋設(shè)在凍土層以下，埋深能達(dá)到0.6m以下，回填土要用細(xì)土回填，并分層夯實(shí)，不可用砂子和碎石回填。因降阻劑大多具有比土壤高的腐蝕電位所以對(duì)所有的接地體都應(yīng)均勻的包裹在降阻劑中間，不允許有脫節(jié)，或接地體外露的現(xiàn)象，因?yàn)檫@樣會(huì)造成腐蝕電位差不同，引起電化學(xué)腐蝕，這已為大量的工程實(shí)踐所證實(shí)。如河南南陽*發(fā)現(xiàn)在線路桿塔接地中均勻包裹在降阻劑內(nèi)的鋼接地體基本無腐蝕，而有脫節(jié)或因降阻劑施加不勻，使接地體外露的，則發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕。河南信陽有一基桿塔接地則因埋深不夠，又用碎石回填，結(jié)果造成了降阻劑失效和接地體腐蝕。
　　3.4 關(guān)于工程施工。因接地工程屬于隱蔽工程，所以在該工程中要對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的認(rèn)真的技術(shù)監(jiān)督。對(duì)新建桿塔在桿塔基礎(chǔ)和拉線基礎(chǔ)施工時(shí)坑底，鋪設(shè)接地體和降阻劑進(jìn)行降阻，這樣可收到事半功倍的效果。對(duì)改造降阻工程要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)有利地質(zhì)、地勢(shì)做切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的設(shè)計(jì)，按要求進(jìn)行水平接地和垂直接地體的施工。要特別注意水平接地體的埋深，焊接要合格?；靥钔烈眉?xì)土回填，并分層夯實(shí)，對(duì)接地引下線的各連接頭要做防腐處理，對(duì)接地引下線直到與水平接地體連接處要刷瀝清漆和防腐漆進(jìn)行防腐處理。
　　3.5 關(guān)于運(yùn)行維護(hù)，對(duì)桿塔的接地裝置要定期進(jìn)行維護(hù)和檢查，比如定期對(duì)接地引下線進(jìn)行防腐處理，定期測(cè)試桿塔接地電阻和回路電阻，定期檢查接地體有無沖刷和外力破壞等。
 
PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀

PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀 使用范圍:   
      PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀 適用于電力、郵電、鐵路、石油、化工、通信、礦山等部門測(cè)量各種裝置的接地電阻以及測(cè)量低電阻的導(dǎo)體阻值，本表還可測(cè)量土壤電阻率及地電壓。
PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀 工作原理:  
     工作原理為由機(jī)內(nèi)DC/AC變換器將直流變?yōu)榻涣鞯牡皖l恒流，經(jīng)過輔助接地極C和被測(cè)物E組成回路，被測(cè)物上產(chǎn)生交流壓降，經(jīng)輔助接地極P送入交流放大器放大，再經(jīng)過檢測(cè)送入表頭顯示。借助倍率開關(guān)可得到三個(gè)不同的量限：0 ～ 2Ω、0～20Ω、0～200Ω。
PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀 性能特點(diǎn):   
    PS2571數(shù)字接地電阻測(cè)試儀 與傳統(tǒng)手搖式地阻儀相比，具有以下特點(diǎn)：
    a、應(yīng)用了DC/AC變換技術(shù)，集三端鈕，四端鈕測(cè)量方式為一體，使用電源可以交、直流兩用。
    b、采用鎖相環(huán)同步跟蹤檢波方式，及開關(guān)電容濾波器，使抗*力*。
    c、摒棄了傳統(tǒng)的人工手搖發(fā)電方式，不須人力作功。
    d、不需人工調(diào)節(jié)平衡，一目了然的面板觸膜鍵操作，LCD數(shù)字顯示使得測(cè)量十分方便和訊速，消除了指針式儀表的視覺誤差。
    e、允許的輔助接地電阻阻值很大，更好的保證了測(cè)量精度，分辨率高。
    f、除測(cè)試接地電阻外，還可測(cè)試低壓電阻值，土壤電阻率以及交流地電壓。
友情提醒：買儀器要買直接生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品質(zhì)量及售后服務(wù)有保證。

ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀

ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀產(chǎn)品概述
   ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀，產(chǎn)品適用于電力、電信、氣象以及其它設(shè)備的接地電阻測(cè)量。
主要特點(diǎn)對(duì)比
  傳統(tǒng)的接地電阻測(cè)量方法是采用電壓--電流法。
  A.ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀操作的簡便性
  傳統(tǒng)方法必須將接地線解扣及打輔助接地極。即將被測(cè)的接地極從接地系統(tǒng)中分離；且須將電壓極及電流極按規(guī)定的距離打入土壤中作為輔助電極才能進(jìn)行測(cè)量。
  用ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀只須將鉗表的鉗口鉗繞被測(cè)接地線，即可從液晶屏上讀出接地電阻值。
  B.ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀測(cè)量的準(zhǔn)確度
  傳統(tǒng)測(cè)量方法的準(zhǔn)確度取決于輔助電極之間的位置，以及它們與接地體之間相對(duì)位置。如果輔助電極的位置受到限制，不能符合計(jì)算值，則會(huì)帶來所謂布極誤差。
  對(duì)于同一個(gè)接地體，不同的輔助電極位置，可能會(huì)使測(cè)量結(jié)果有一定程度的分散性。而這種分散性會(huì)降低測(cè)量結(jié)果的可信性。
  ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀所采用的測(cè)量原理，在國外已成功應(yīng)用多年。使用這種方法測(cè)量時(shí)不用輔助電極，不存在布極誤差。重復(fù)測(cè)試時(shí)，結(jié)果的一致性好。
  國家有關(guān)部門對(duì)ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀與傳統(tǒng)電壓電流法對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果說明，它*可取代傳統(tǒng)的接地電阻測(cè)試方法，對(duì)接地電阻值給出可信的結(jié)果。
  多次工程實(shí)踐，也從不同的行業(yè)不同的測(cè)試環(huán)境得到了用戶的認(rèn)同。
  本儀表出廠時(shí)，附有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)。用戶在測(cè)量時(shí)，可以先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)進(jìn)行測(cè)量。如果讀數(shù)準(zhǔn)確，那么，測(cè)量的接地電阻值就是可信的。
  C.ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性
  傳統(tǒng)方法必須要打入兩個(gè)有相對(duì)位置要求的輔助電極，這是使用傳統(tǒng)方法的zui大限制。
  問題在于隨著我國城市化的發(fā)展，使得被測(cè)接地體周圍找不到土壤，它們?nèi)凰喔采w。即便有所謂綠化帶、街心花園等，它們的土壤也往往與大地的土壤分開。更何況傳統(tǒng)方法打輔助電極時(shí)對(duì)輔助電極的相對(duì)位置有要求。要找到有距離要求的土壤，在大多數(shù)情況下是更加困難的。
  而使用ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀時(shí)，就沒有這些限制。雖然，從測(cè)量原理來說，ETCR2000必須用于有接地環(huán)路的情況下，但是只要用戶能有效地利用您的周圍環(huán)境，ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀*可以測(cè)量單點(diǎn)接地系統(tǒng)，其測(cè)量方法可參考本文明書的八、c節(jié)。
  D.其它
  在某些場(chǎng)合下，ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀能測(cè)量出用傳統(tǒng)方法無法測(cè)量的接地故障。
  例如：在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中（如桿塔等。另外，有一些建筑物也是采用不止一個(gè)接地體），它們的接地體的接地電極雖然合格，但接體到架空地線間的連接線有可能使用日久后接觸電阻過大甚至斷路。盡管其接地體的接地電阻符合要求，但接地系統(tǒng)是不合格的。（請(qǐng)參考九、A、2節(jié)）
  對(duì)于這種情形用傳統(tǒng)方法是測(cè)量不出的。
  用ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀則能正確測(cè)出，因?yàn)?span style="color: #ff0000">ETCR2000鉗式接地電阻測(cè)試儀測(cè)量的是接地體電阻和線路電阻的綜合值。
主要技術(shù)指標(biāo)：
  顯 示 屏：4位LCD數(shù)字顯示。屏長28.5mm、屏寬47mm
  測(cè)量范圍：0.1～1000Ω
  工作電源：4節(jié)5號(hào)堿性電池
  鉗口尺寸：長形鉗口 32mm×65mm
  鉗口開口：長形鉗口 28mm

PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀

PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 產(chǎn)品概述：
   目前在電力系統(tǒng)中，大型地網(wǎng)的接地電阻的測(cè)試目前主要采用工頻大電流三極法測(cè)量。為了防止電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的工頻干擾，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，絕緣預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：工頻大電流法的試驗(yàn)電流不得小于30安培。由此，就出現(xiàn)了試驗(yàn)設(shè)備笨重，試驗(yàn)過程復(fù)雜，試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度大，試驗(yàn)時(shí)間長等諸多問題。
 PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 ，可測(cè)變電站地網(wǎng)（4Ω）、水火電廠、微波站（10Ω）、避雷針（10Ω）多用機(jī)型，采用了新型異頻交流電源，并采用了微機(jī)處理控制和信號(hào)處理等措施，很好的解決了測(cè)試過程中的抗干擾問題，簡化了試驗(yàn)操作過程，提高了測(cè)試結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性，大大降低了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和試驗(yàn)成本。
PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 技術(shù)指標(biāo)：
   1、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 儀器測(cè)量范圍：0～15Ω
   2、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 測(cè)量精度：    3%
   3、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 測(cè)量輸出電流：AC＜3A
   4、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 測(cè)量線要求：  >Φ1.5mm2
   5、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 供電電源：    AC220V/50HZ
   6、PSJDC-A大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀 儀器重量：   5kg    
 

PS410接地電阻測(cè)試儀

PS410接地電阻測(cè)試儀功能及特點(diǎn)
    即使淋少量雨亦無妨的防塵防水構(gòu)造。除了精密測(cè)試，也同時(shí)配備了簡易測(cè)試用探棒，輔助接地電阻數(shù)值過大時(shí)，警告功能會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，可進(jìn)行地電壓測(cè)試。小型、輕量，采用了強(qiáng)耐沖擊力的新素材外殼。
PS410接地電阻測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)
    1、PS410接地電阻測(cè)試儀測(cè)試范圍：接地電阻0～20Ω/0～200Ω/0～2000Ω
                 接地電壓（50，60Hz）0～200V（AC）
    2、PS410接地電阻測(cè)試儀度：接地電阻±2% rdg ±0.1Ω（20Ω量程），
               ±2% rdg ±3dgt （200/2000Ω量程），
               接地電壓±1% rdg ±4dgt
    3、PS410接地電阻測(cè)試儀耐電壓：AC3700V/1分鐘
    4、PS410接地電阻測(cè)試儀安全規(guī)格：IEC61010-1（JIS C 1010-1） CAT. Ⅲ 300V、污染度2
                 IEC61010-2-31  IEC61557-1.5  IEC60529（IP54防.防水）
    5、PS410接地電阻測(cè)試儀使用電池：單3干電池R6P（1.5V）×6
    6、PS410接地電阻測(cè)試儀外形尺寸：105（L）×158（W）×70（D）mm
    7、PS410接地電阻測(cè)試儀重量：約550g（含電池）