架空线路杆塔的接地装置(讲稿)

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1、作者简介,李景禄，1955年4月生，河南省确山县人，1982年毕业于华中科技大学高电压技术及设备专业。现为长沙理工大学教授；教授级高级工程师。全国电力系统高电压专业工作网“过电压专家工作组”专家；全国电力系统送电专业运行工作网专家工作组专家； 湖南省安全生产委员会专家；湖南省电机工程学会高压专委委员。 有二十年电力系统的实际工作经验。主持开发有ZXB系列自动跟踪补偿 消弧装置；GPF-94高效膨润土降阻防腐剂；ZFX-60小电流接地选线装置；jksc低压自动无功补偿装置等六项科研成果。著有实用电力接地技术（2002年中国电力出版社出版）；接地装置的运行与改造（2005年中国水利水电出版社）；配

2、电网技术（2006年中国水利水电出版社）。在国内外十多家刊物上发表学术论文七十余篇。,研究方向为:配电网技术、接地技术、电力系统电磁兼容和电力系统过电压保护与绝缘配合。从1985年起，从事接地装置试验、设计、运行、改造及接地产品开发研制工作。在全国范围内设计、改造了许多发电厂、变电所、输电线路杆塔、微波通信站、高层建筑的接地装置，都取得了较好的效果。,第一章 架空线路杆塔的接地装置,第一节 架空线路杆塔接地的意义及要求,一、架空线路杆塔的意义 架空线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平，减少线路雷击跳闸率的主要措施。由于杆塔接地电阻高而产生的雷击闪络事

3、故相当多，典型的有500kV天平、回输电线路。由于大部分位于山区、地质条件较差，许多杆塔的接地电阻不合格，有不少杆塔的接地电阻在100以上，造成线路耐雷水平低，经常发生雷电绕击、反击，使线路跳闸，影响了电网的安全稳定运行。经对线路杆塔接地进行了降阻处理，使线路雷击跳闸率得到了有效的控制。又如，信阳110kV信李线，由于部分杆塔的接地电阻不合格，在1992年和1993年多次发生雷击跳闸事故。,特别是110kV平宝线，因而在1995年前，每年都要发生 雷击跳闸,有的一年发生多次跳闸， 1996年对接地电阻不合格的杆塔接地进行了改造，改造后的5年间没有发生一次雷击跳闸事故。由此可见，降低杆塔接地电阻

4、，使之达到合格范围，对防止雷击跳闸，保证电网安全是非常重要的。,二、架空线路杆塔接地的标准要求,对架空线路杆塔的接地电阻和型式在电力行业标准DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合、L/T621-1997交流电气装置的接地中都提出了具体的要求，为设计、安装和改造架空线路杆塔接地提供了依据。 1、杆塔的接地电阻 （1）有避雷线线路杆塔的接地电阻。有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表1-1所列数值。 雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置，适当提高绝缘水平或架设耦合地线。,表1-1 有避雷线的线路杆塔接地电阻,注：

5、如土壤电阻率超过2000.m，接地电阻很难降低到30时，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，其接地电阻不受限制。,（2）无避雷线线路杆塔的接地电阻。对于中雷区及多雷区35kV及66kV无避雷线线路，宜采用措施，减少雷击引起的多相线短路和两相异地接地引起的断线事故，钢筋混凝土杆和铁塔应充分利用自然接地作用，在土壤电阻率不超过100.m或有运行经验的地区，可不另设人工接地装置。 需要说明的是，作为通用行业标准，对杆塔接地电阻的要求是比较宽松的。在多雷区，如是联络线路或重要线路，杆塔接地电阻最好能处理到10以下，因为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸

6、率，从而保证电网的安全稳定运行。,2、杆塔接地型式 L/T621-1997交流电气装置的接地的6.3条还对高压架空线路杆塔接地装置的型式做了具体的要求如下： （1）在土壤电阻率100.m的潮湿地区，可利用杆塔和钢筋混凝土杆自然接地对发电厂、变电站的进线路应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可以不设人工接地装置。 （2）在土壤电阻率100.m300.m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外，并应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.6m。 （3）在土壤电阻率300.m2000.m的地区，可采用水平敷设的接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.5m。,（4）在土壤电

7、阻率2000.m地区，可采用6-8根总长不超过500m的放射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋设深度不宜小于0.3m。 （5）居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。 （6）放射形接地极的最大长度，应符合表1-2的要求。 表1-2 杆塔放射形接地极每根的最大长度,（7）在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其他措施。 (8）雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置，架设避雷线，适用加强绝缘或架设耦合地线。 （9）钢筋混凝土杆

8、铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间，宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋如上、下以用绑扎或焊接连成电气通路，则可兼作接地引下线。 利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母，铁横担间应有可靠的电气连接。 (10）35kV及以上线路互相交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时，交叉档两端的钢筋混凝土或铁搭（上、下方线路共4基）不论有无避雷线，均应接地。,第二节 架空线路杆塔接地电阻计算,输电线路杆塔接地主要是以防雷为主要目的，因而在架空线路杆塔接地装置的设计时就要考虑如何降低杆塔接地装置的冲击接地电阻，但在实际工程中仍

9、以考核工频接地电阻为主，特殊地段，需要冲击接地电阻值时，用工频接地电阻乘以冲击系数a，或通过冲击接地电阻的计算求得。,一、架空线路杆塔工频接地电阻计算,（1）杆塔水平接地装置的工频接地电阻。可用式（1-1）或 式（1-2）计算 （1-1） （1-2） 式中， Rgl 工频接地电阻，； 土壤电阻率，.m； L 水平接地体的长度，m； h 水平接地体的埋深，m； d1 水平接地体的直径，m； A屏蔽系数； B形状系数。 A、B的值，可由相关的表格查出。,（2）单根垂直接地极的工频接地电阻。其阻值可用式 （1-3）计算，当ld时， (1-3) 式中 l垂直接地极的长度，m； d2 垂直接地极的直径，

10、m。,式中 复合接地体的接地电阻，； 单根垂直接地体的接地电阻，； n 垂直接地极的根数； 水平接地极的接地电阻，； 考虑到所有电极互相屏蔽后的利用系数，其 值可由表1-3查出。,（3）由垂直接电极和和水平接地体构成的组合式接地体的接地电阻。它实际上往往采用由几根垂直接地极再用水平接地体连接起来组成杆塔的接地装置，这时，接地电阻可用式（1-4）计算 (1-4),表1-3 由垂直电极组成并以水平电极连接的接地利用系数,（5）几种典型的以水平射线为主的杆塔接地装置的接地电阻计算。可用式（2-1）或式（2-2）计算。常用杆塔接地装置及参数见表1-4，不同电阻率地区的线路典型接地装置见表1-5。,表1

11、-4 常用杆塔接地装置及参数,表1-5 不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置,冲击接地电阻估算值(),（4）以水平接地极为主且边缘闭合的复合接地极（接地网）的接地电阻。在电阻率较高，或行人经常出入的地方，应采用以水平接地极为主，且边缘闭合的复合接地装置，这时接地电阻可由式（1-5）计算 (1-5),式中 Rg任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，； Re等值（即等面积、等水平接地及总长度）方形接 地网的接地电阻，； S 接地网的总面积，m2； d1水平接地极的直径或等效直径，m； h 水平接地极的埋设深度，m； L 水平接地极的总长度，m； L0接地网的外缘边线总长度，m。 (5)几种典型的以水平

12、射线为主的杆塔接地装置的接地电阻计算.可用式(1-1)或式(1-2)计算。常用杆塔接地装置及参考见表1-4，不同电阻率地区的线路典型接地装置见表1-5。,在设计架空线路杆塔的接地装置时，应该注意到在接地体的总长度L相同时，屏蔽系数A（或形状系数B）愈大，则钢材间的相互屏蔽作用就愈明显，钢材的利用也就愈不充分，在条件允许的情况下，应尽量采用形状系数小的接地装置。 当接地装置的形状一定时，随着土壤电阻率的变大，欲保持R不变，L值的增大比值上升得快。当土壤电阻率特别高，如在4000.m以上时，要使工频接地电阻达到30以下较困难，可采用6-8条80m水平射线，或用2条连续伸长的方法来降低冲击电阻，也可

13、以采用耦合地线或接地线，把若干基杆的接地连接起来，然后再寻找土壤电阻率低的几基杆塔，在施工方便的条件下加强这几基杆塔的接地，把接地电阻降到10以下，这样即节省了费用，又起到了很好的防雷效果。因为对雷击塔顶或避雷线，若干基杆塔的连接线相对于雷电波的波阻抗较小，起到了很好的分流作用。同时，而连接线本身对雷电波的波头还起到了削波的作用。,二、架空线路杆塔的自然接地,实际上，除了人工接地体外，杆塔混凝土基础也有一定的自然接地作用，其自然接地电阻值R2可按表1-6估算，只有当300.m时才需要考虑自然接地的作用。因此，在设计线路接地装置时，在300.m的情况下，应考虑充分利用杆塔的自然接地。如杆塔的自然

14、接地已符合要求，就不要用人工接地将其屏蔽起来，即使需要另设人工接地装置，也在考虑人工接地装置的形状和实际布局时，尽量减少对自然接地体的屏蔽。,表1-6 杆塔自然接地电阻R2估计值,表1-7 当采用合理接地形状时，线路每杆接地所需扁钢或圆钢总长度L （埋深0.6m以下，m）,三、架空线路杆塔接地的冲击接地电阻计算,架空线路杆塔接地的主要目的是防雷保护，那么就不能不关心在雷电流作用下的冲击接地电阻。特别是在土壤电阻率高的山区，因雷电活动十分强烈，而工频接地电阻降低到合格范围内又非常困难。这时应经过技术经济比较，采取以防雷为主的措施，尽可能降低冲击接地电阻。 (1-6) 式中 杆塔接地装置的冲击接地

15、电阻，； a冲击系数； 杆塔接地装置的工频接地电阻，。,冲击系数与接地装置的型式、土壤电阻率和冲击电流有关，杆塔接地装置的接地冲击系数a，可用式(1-7）式（1-9）计算。 （1）铁塔接地装置 (1-7) 式中 流过杆塔接地装置或单独接地极的冲击电流, kA； 土壤电阻率，.m。 钢筋混凝土放射形接地装置 (1-8) 钢筋混凝土杆环型接地装置 (1-9),（2）单独接地极接地电阻的冲击系数，可用式（1-10）-式 （1-11）计算 垂直接地极 单端流入冲击电流的水平接地极 （1-10） 中部流入冲击电流的水平接地极 （1-11）,（3）杆塔自然接地极的冲击系数。杆塔自然接地极的效果仅在300.m时才加以考虑，其冲击系数可用式 （1-12）计算 （1-12） 式中 对钢筋混凝土杆、钢筋混凝土桩和铁塔的基础（一个塔脚）为0.053；对装配钢筋混凝土基础（一个塔脚）和拉线盘（带线棒）为0.038。 各种型式接地极的冲击利用系数可查看相关表格。,第三节、架空线路杆塔接地的设计,架空线路杆塔接地的设计按以下步骤进行 一、收资（资料收集） 在设计前要收集如下资料。 （1）电网及线路资料。如线路电压等级，线路的重要性（如是否联络线），线路的接地短路电流，按5-10年的发展及最大运行方式校核