摘要：电力行业发展至今，其作用和用途的重要性已经不言而喻，是迄今为止不可替代的最重要基础能源。输电线路一般都是在室外，经常受到台风、雷电以及大雨等多方面的自然气象条件直接影响，从而给电力系统运行带来不稳定的影响。雷电是造成输电线路故障最主要的因素之一，会使输电线路出现烧毁或者短路现象，产生雷击跳闸等事故。
关键词：输电线路；防雷接地设计的问题；改进方法
1雷击故障为输电线路带来的危害
雷击对输电线路的安全影响主要分为两个方面：①电力工作人员。电力工作人员负责电力系统的监察和维护，在输电系统遭遇雷击后为了降低影响会在第一时间进行抢修，增加了工作的危险性；②公共安全。雷击后可能直接造成高压传输线路的切断，切断的高压电线垂坠到地面上被误触会直接影响生命安全。
2影响接地电阻的原因分析
输电线路和杆塔接地电阻偏高的原因是多方面的，仔细分析归纳有以下几个方面的原因。
（1）客观条件方面的原因
①土壤电阻率偏高。特别是山区，由于土壤电阻率偏高，对杆塔的接地电阻影响较大；
②地形复杂、地质条件差，土层薄或根本没有土层；
③土壤干燥。而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，干燥的土壤导电能力是非常差的。
（2）设计施工方面的原因
因为输电线路通道大多地形复杂，在交通不便的山川、河流等处难免勘察设计不到位，按经验估算有了偏差，有的水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打入都十分困难，而接地工程又属于隐蔽工程，如施工过程中不能实行全过程的监理，就会出现如下一些问题：
①不按图施工。尤其是在施工困难的山区、岩石地区，偷工减料不按图施工，如水平接地体敷设长度不够，少打垂直接地极等；
②接地体埋深不够。特别是山区、岩石地区，由于开挖困难，接地体的埋深往往不够，由于埋深不够会直接影响接地电阻值；再者，上层土壤容易干燥，受气候的影响也大，另外由于上层土壤中含氧量高，对接地体的腐蚀也就较快；
③回填土的问题。要求用细土回填，并分层夯实，可在实际施工时往往很难做到，尤其是在岩石地段施工时，由于取土不便，往往采用开挖出的碎石回填，这样接地体就不能与周围土壤保持可靠的电接触，同时还会加快接地体的腐蚀速度；
（3）运行方面的原因
有些杆塔的接地装置在建成初期是合格的，但经一定的运行周期后，杆塔接地电阻会变大，除了前面分析的一些原因，运行中更要注意：
①由于接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是在山区酸性土壤中，接地体的腐蚀速度是相当快的，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；
②在山坡地带，因水土流失而使一些接地体离开土壤外露；
③杆塔接地引下线与接地装置的连接螺丝因锈蚀而使接触电阻变大或形成电气上的开路；
④杆塔接地引下线接地极被盗或受外力破坏。这些因素都直接影响接地电阻。
3高压输电线路电气设计改进方法
3.1制定宏观的防雷策略，防雷方案要有针对性
在进行输配电线路防雷方案设计时要有针对性，例如针对其骨干输电网络，鉴于其关键的战略位置及其出现问题时会引起的连锁反应，需要以“堵”为主要原则制定防范方针，即以避免雷击造成的跳闸为主要目标展开相关防雷工作；针对多回路的同塔输出通道，合理的选用不同的准则来进行绝缘方案设计，优先考虑避雷效果而不是成本损耗，不计代价采用最合适的防雷方案；针对通道中的其他组成线路，利用“疏堵结合”的方案，即允许部分线路跳闸，以降低雷击对输配电线路的损害及防治雷击导致的输配电线路永久性停用。
3.2降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻对于防范雷击有着重要的意义，在线路杆塔的绝缘电阻高的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更大，绝缘子将会承受更大的电压，更容易被击穿，但是在线路杆塔的绝缘电阻小的情况下，雷击杆塔时，杆塔顶部电位更小，绝缘子将会承受更小的电压，不容易被击穿。降低绝缘电阻有多种方法，比如延长接地体长度，增加接地体的埋入深度，使用新型石墨烯接地体，使用降阻剂等，都可以有效降低接地电阻。
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3.3安装应对瞬间雷击的防护措施
加强输送线路雷击瞬间防护是十分有必要的，能有效降低雷击故障对高压输电线路产生的影响。第一，避雷针系统。安装避雷针能对雷电起到一定的预测作用，因此可以将避雷针系统与输电线路系统进行关联，避雷针对雷击故障的提前感应，为输电线路的防护争取了时间，降低影响。在输电线路中安装传感器，避雷针对雷电的感应信息在瞬间转化为数字信息传输到输电线路的传感器中，进而促使传感器控制输电线路进行防护，有效提升输电线路对雷击的瞬间防护水平；第二，安装自动重合闸。安装自动重合闸可以实现在遭遇雷击电路中的电流紊乱时自动控制电路闸口对输电线路形成保护作用。
4新型接地型式应用
输电线路中铁塔所处位置不定，高度较高，受直击雷影响明显而运行维护工程又比较艰巨。因此，接地引下线的质量非常重要。接地引下线主要包括避雷线的引下线，高压输电线防雷装备保护引线。根据电力系统设计标准，避雷线引下线可采用铁塔作为引线，铁塔有良好的接地，只需保证引线与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理，铁塔采用四角引线连接到地网接点即可。
架空线路铁塔的接地电阻值要严格满足设计规程的规定。接地系统工频接地电阻一般是几部分电阻的总和：
①土壤电阻，即从接地极处土壤向远处扩散的电流所经过的路径的电阻；
②土壤和接地体之间的接触电阻；
③接地体本身的电阻；
④接地引线的电阻。
其中起决定作用的是接地体附近的土壤电阻。土壤电阻的大小一般由土壤电阻率表示，土壤的电阻率主要由土壤中的含水量和本身的电阻率来决定，决定土壤电阻率的因素主要有：土壤的类型、溶解在土壤中的盐和化合物、土壤中的溶解盐的浓度、含水量、温度、土壤物质的颗粒大小和颗粒大小的分布、密集性和压力、电晕作用。地理环境的不同决定了地质的不同，从而土壤率也明显差异。一般软性土壤地阻相对小，对接地体的要求相对比较低，较小的成本就能保障良好的接地性能，而相对硬质土壤比如岩石、多岩山地，地阻很高，为保障良好的接地防雷，对接地体的要求也相对较高，同时对接地体的设计铺设也造成一定程度上的影响。
4.1铜覆钢接地装置
铜覆钢是通过连续电镀或连续电铸工艺，将99.9％的电解铜分子均匀覆盖在钢芯上，铜、芯分子紧密结合的新型复合接地材料，它克服了传统工艺套管法生产的接地棒所存在的原电池反应，也解决了传统铸造工艺存在的铜纯度不高及铜层厚度不均匀等弊端。它的优点是抗拉强度大，耐腐蚀性强，有恒定的低电阻及良好的可塑性，既有与铜相同的导电性能又兼有钢材特性。
目前国内输电线路接地装置大多采用经热镀锌防腐的Φ12圆钢，在土壤腐蚀较严重的区域则采用抗腐蚀性强的铜覆钢。铜覆钢具有导电性能好、抗腐蚀性强、机械强度高以及电阻率小的特性，当铜层达到一定厚度时使用寿命可为30-60年。铜覆钢作为替代铜材料的一种新型接地材料为腐蚀严重地区线路、不易更换接地装置地区的接地型式设计提供了新的选择。
4.2软体石墨接地极
软体石墨接地极由非金属碳素材料制成，材料性能稳定，自身耐高温、低温，耐酸、碱腐蚀。耐大电流冲击不损坏，接地电阻稳定，材料性质不发生变化；软体石墨接地极在土壤中不降解，使用寿命长达30年以上；软体石墨接地极无毒、无污染，安全环保；适应各种环境，产品轻便、施工简单。软体石墨接地极性能优良，抗压强度高，自身电阻率≤0.06Ω•m，适合杆塔接地专用，且埋地表面年平均腐蚀率为0。
使用方法：
①安装施工时，按图纸设计要求进行。
②装时防止利器损伤接地极，连接方式为卡扣搭接，搭接长度为接地极直径的5倍。
③接地极沟底要平，用细湿土填埋且分层夯实。特殊地段或裸露处要加装防护套。
结语
随着我国的社会进步，如今处于电网优化的建设中，为了能提高高压输电线路中的电气设计水平质量，设计人员必须对电气设计有科学的掌握，重视防雷接地选择，并对输电线路设计等多方面知识进行专业培训，提升其设计水平，保障整体的高压输电线路电气设计的质量、安全，从而使我国高压输电行业可以更好地发展。
参考文献:
[1]关世照.高压输电线路电气设计的问题及改进建议[J].科技风，2016(5):103-103.
[2]邓罗清.浅谈输电线路防雷接地措施的重要性和维护策略[J].山东工业技术，2017(6).
[3]杨睿.高压输电线路电气设计的问题及改进方法探讨[J].科技创新与应用，2017(25):95-96.
论文作者:卫诗帅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/5
标签：土壤论文; 电阻论文; 线路论文; 杆塔论文; 防雷论文; 电阻率论文; 高压论文; 《电力设备》2019年第13期论文;