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220kV输电线路防雷接地问题及改进方案韶关市关山供电工程有限公司广东韶关512000摘要：220kV高压输电线路的防雷是输电线路安全工作中的重要环节,提高防雷接地技术水平对于增强220kV高压输电线路的安全性能具有重要意义 基于此，木文结合某条220KV输电线路雷击事故案例，对该线路铁塔装置建模仿 真计算，探析了铁塔接地电阻偏高的原因，并提出了有建设性的防雷接地改进方 案，希望能够为输电单位提供借鉴和参考关键词：220kV输电线路；防雷接地；改进方案输电线路的稳定运行是经济建设与社会生活的必要前提，不仅直接影响 用户的可靠供电，而且关系着整个电网的稳定性随着社会和电力的联系越来越 紧密，人们对供电可靠性的要求也越来越高这就要求我们针对运行环境、防雷 措施以及运行管理，构筑完善的综合防雷接地保护方案，以提高高压输电线路运 行的安全稳定性1线路概况某输电线路为220kV高压输电线路，始建于2005年2月，自」Z220kV 变电站至TD220kV变电站线路全长19.03km,全线共有57基铁塔（其中单回路 铁塔3基、双回路铁塔为54基），线路所处地形为丘陵占80%,平原占20% 全线导线型号为LGj —240/40×2、避雷线型号为双根Gj —50,除3号、4 号、副4号导线为三角排列外，其他地段导线均为垂直排列。

2线路铁塔接地现状分析220kV某线处于多雷地带，2005年投运至今发生多次雷害跳闸2012 年5月11 H 04: 22, 220kV该线三相断路器跳闸，重合良好，故障相別为C相， 双套距离1段保护动作，闭锁式高频保护动作，双套保护测距显示距TD220kV 变电站分别为3.43km、3.59km,故障点距TD220kV变电站3km处5月11日 07： 43,送电工区接到调度命令后，立即组织人员进行线路全线巡视登检10:36在220kV该线(右侧)48号塔中线(C相)发现故障点经登塔检查，发现 220kV该线(右侧)48号直线塔(SZ1-30)中线(C相)导线端均压环外侧及 横扪端均压环外侧冇放电烧伤痕迹，该塔距TD220kV变电站3.257km该塔塔型 为SZ1-30，呼称高30.0m,此处地形为丘陵，接地电阻为6.8Ω，土壤电 阻率 140Ω·m,避雷线保护角为 12°41′o 2010 年 5 月 10曰及11日经该市气象部门实况观测，该地区出现了雷暴天气结合故障现象， 经分析，此次故障原因为雷害220kV该线48号塔地处该市化工区边缘，属多雷地带，2005年投运至 2007年共遭受雷害4次。

鉴于上述情况，2007年10月，分别在220kV该线34 号、35号、37号、38号、39号、41号安装YH10CX — 180/520K (D)型避雷器 18支/6组避雷器安装后，效果依然不明显，因此，2014年对220kV线路铁塔 装置建模仿真计算，分析铁塔接地电阻偏高的原因，提出改进方案3接地电阻分析计算关于杆塔的接地电阻，DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和 绝缘配合》第6.1.4条规定：冇避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地 电阻R，在雷季干燥吋，不宜超过表1所列数值如果土壤电阻率ρ超过 2000&0mega;·m,接地电阻很难降低到30Ω吋，可采用6〜8根 总长不超过500m的放射形接地体，或采用连续伸长接地体,接地电阻不受限制表1有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻3.1三极法的测量原理该条线路采用ZC-8型电阻仪测量其土壤电阻率三极法的测量原理是 测量埋入地中的标准接地极的接地电阻，然后利用接地电阻的计算公式反推出土 壤电阻率三极法测量时需要多次测量接地电阻值，每次测量时，被试电极的埋 地深度需加深一给定量，其0的是迫使更多的实验电流通过深层土壤，所测得电 阻值将反映深度增加吋电阻率ρa的变化。

rho;a=2πIR/〔(In (81/d) —1) (1)式中：I为垂直接地电极打入地中的长度；d为垂直接地电极的直径，然而，采用三极法测量得到的上壤电阻率与接地极的形状及尺寸、埋设 情况等因素有关，与采用不同类型和几何尺寸的接地极得到的视在电阻率冇一定 的差别，会带来一定误差此外，在查阅初始资料吋发现，该条线路48号塔接 地土壤存在明显土壤分层情况，而200RV该条线路在采用三级法测量杆塔接地电 阻时，虽多次测量求取平均值，但仅限于大地表层，每次测量时，被试电极的埋 地深度并未加深，没有反映土壤深度增加吋电阻率的变化传统的接地电阻计算采用不同的经验公式，得到的结果只是一个粗略的 估计，只有当土壤为均匀结构时计算结果才比较可靠，而当土壤不均匀吋，与实 际值相差很大本研究选用CDEGS软件中的MALZ模块，绘制杆塔接地装置，准 确输入杆塔相关参数、接地土壤分层情况等相关数据后计算、分析该条线路48 号塔的接地电阻考虑到钢筋混凝土塔基也冇一定的降阻作用，在计算接地电阻 吋应记及塔基的影响3.2接地装置建模该条线路48号铁塔塔基为SZ1C6正方环形混凝土式结构，共分3级阶 梯，最上层阶梯尺、j* 0.8m×0.8m×2.0m，第2至3级阶梯尺、j•分别为 1.4m×1.4m×0.5m, 2.4m×2.4m×0.3m。

塔基总高 2.8m, 露出地表0.2m水平外延接地装置选用矩形环水平外延接地装置，埋深0.6m， 其中矩形环长12.5m，宽9.5m, 4条外延放射线长32rm接地体的材料普遍采用 φ10mm圆钢通过CDEGS软件中的SESCAD绘图工具将接地装置参数尺、J\ 所用材料等输入至软件，组合塔基，效果图见图1图1水平外延接地装置效果示意图3.3 土壤参数输入进一步参照初始资料，输入该条线路48号塔土壤分层情况，地貌呈缓 坡，地层深度0〜0.5m为植土，0.5〜12.0m为花岗岩，未见地下水参照国家标准DL/T621—1997《交流电气装置的接地》，输入不同土壤 层对应的土壤电阻率，其中植土层土壤电阻率为50Ω·m，花岗岩层为 200k&0mega;·m,输入至软件输入完毕后，经计算该条线路48号接地电阻为56.34Ω，大于测量值6.8Ω,接地电阻超标根据仿真实验结果及实际运行情况，分析该 条线路48号塔跳闸故障原因，可能是由接地电阻超标导致的接地电阻主要由接地装置的电阻，接地装置与上壤的接触电阻，电流流 入土壤后形成的散流电阻三部分组成。

其中，散流电阻的数值远远人于接地装置 自身的电阻与接触电阻，而散流电阻的高低是由土壤电阻率的大小决定的，因此， 土壤电阻率决定了接地电阻的大小220kV该条线路48号塔接地电阻偏高正是 因为其土壤下层高电阻率的花岗岩土层结构造成的对该条线路中所冇铁塔接地 部分进行建模仿真，在地装置埋设深度为0.6m吋，计算Jt•接地电阻，花岗岩土 层深度h，计算结果见表2表2某条线路部分铁塔高土壤电阻率接地电阻从表2可见，当1.0m≤h<2.0m吋，如25号、29号、34号、39号、 52号塔，其接地电阻在13.97〜16.35Ω;当0.5m

接地装置的 放射线可以增加泄流通道，奋效增大同土壤的接触面积，在一定程度上减小接地 电阻4接地电阻偏高原因探析及改进方案4.1接地电阻偏高原因探析4.1.1 土壤电阻率偏高该条线路普遍存在土壤电阻率偏高的问题，部分输电铁塔接地土壤浅表 层为高土壤电阻率的碎石状花岗岩结构，其电阻率高达约200k&0mega;·m,导致上壤整体电阻率偏高4.1.2杆塔老旧该地区220kV线路由于投运吋间较长,该条线路杆塔运行年久，经风吹、 日晒、雨淋等原因接地体必然腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大如焊 接头处因腐蚀断裂会造成一部分接地体脱离接地装置，杆塔接地引下线和接地极 腐蚀均可导致杆塔的接地电阻超标4.1.3 土壤干燥在北方地区，上层土壤容易干燥，受气候的影响也大，在北方冬季还会 受冻土层的影响大地导电基本上是靠离子导电，而可以离解的各类无机盐类只 有在有水的情况下才能离解为导电的离子，干燥土壤的导电能力非常差；另外由 于上层土壤中含氧量高，对接地体的腐蚀也较快除此之外，输电线路施工时的偏差，外力的破坏等原因也可造成接地电阻偏高4.2改进方案4.2.1加长接地装置放射线对于上层土壤电阻率低，下层电阻率高的输电铁塔，采用竖井式或深埋 式接地装置无法起到明显降阻效果，因此采用延长放射线长度的方法改进接地装 置。

设花岗岩土层表层深度为h，当0.5m

不过此方法也存在一 些问题，如相比金属体，非金属接地模块的造价偏高，模块之间存在一定的相互 屏蔽4.2.3实施爆破接地技术爆破接地技术是通过对地钻孔，在孔中布置接地电极，然后沿孔每隔一 定的距离安放一定量的炸药爆破，将岩石爆裂、爆松，再用压力机将调成浆状的 物理降阻剂压入深孔及爆破制裂产生的缝隙中，通过降阻剂将地下巨人范围内的 土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地 电阻的目的通过此法可奋效解决该线所处上壤电阻率较高的问题，但此项技术 弊端是实施成本非常高，II对杆塔基础稳定性存在一定影响影响，需谨慎选用4.2.4添加降阻剂。