基于电气设备中输电线路接地装置的改造技术

基于电气设备中输电线路接地装置的改造技术

刘波

陕西中合风光能源设计有限公司  四川  成都  610000

摘要：电气设备中输电线路的接地装置对电气系统的安全有着至关重要的影响，但目前，中国大多数电气设备中的输电线路接地装置已经使用了很长时间，所以，有关设备的老化现象十分严重，会使电气设备安全存在隐患。同时相关设备由于老化等问题，整体的防雷和抗雷效果也明显降低，为改变这种现象，针对接地装置进行改造非常关键。

关键词：电气设备；输电线路；接地装置；改造

前言：电已成为了生活中随处可见的能源。供电企业对电能的稳定供给是保证人们日常生活正常开展的重要基础。电能被输送到国家的各个区域是依靠电网系统来完成的，电能的普及是通过电气设备和输电线路将电能进行传输的，输电线路实现了电能传输到各个区域，承担着电能传递到我国各个地方的重要角色。

1输电线路接地装置概述

接地设备包括两个部分：接地本体和接地线。地线是一种绝缘装置，其主要任务是在雷暴天气下，当闪电袭击传输线时，把大量的电流引到地下。接地装置是一种金属导线，在与地面接触的时候，可将电能传递到地下，防止闪电对电力系统的破坏。按照施工技术，可将接地设备分成两类，一种是天然接地，一种是自然接地，它可将线路与支撑杆直接连接到地面上，减少了对接地体的需求。采用手工接地式接地设备，后期要进行人工埋地，其工作重点是对接地体的处理。按施工方法，可将其分为水平式、竖直式两种，而在高压线路铺设中，水平式常用。

2电气设备输电线路接地装置改造技术

2.1土壤电阻值测量

改造中，电气参数的测量可使改造工作的顺利实施拥有有利条件，土壤电阻值测量则是相关参数中重要的一环，土壤阻值测量一般采取三极法、比率计法，这些测量措施均可比较准确地对土壤的阻值形成反应，且也各有优缺点，可根据实况选择。以三极法为例，三极法现阶段应用较为广泛的阻值测量措施，三极法测量阻值原理如图1所示。测量前需选定极位的布置方位，确保三个方位按照直线或是三角形排列，此后在对应的接地装置之中注入电流，通过对电位极间电压测量的方式，即可掌握对应土壤的阻值。采取三极法测量时，电流极与电位极的位置布置可采取同向或反向，若采取同向方案，则所获取的测量结果为
对应电位极位置；若采取反向方案，则最终所获取的结果可能较真实结果偏小，同时这一误差现象与电位极引线的长度成正比关系。

图1三极法测量阻值原理

2.2设计降阻改造

输电线路接地装置的接地体直埋于土壤，在这些条件下，土壤电阻值将对整体接地效果产生关键影响，为此，安装阶段应降低土壤电阻，以确保接地设计的有效性。降阻改造中，相关单位不但应合理应用降阻剂，还要从接地极的设计入手达到目标。垂直接地极如今深受广泛关注，认为垂直接地极的应用可降低接地电阻，实现降阻。若有短路或雷击故障时，庞大的电流经过接地系统泄入大地深处，此过程中因电磁感应关系，会引发电流屏蔽现象，所以有关人员在设计和敷设垂直接地极时，系统性分析接地极的长短、数量和敷设方位等。

以变电站的接地网为例，从位置情况来看，当单根垂直地极布置位置距离水平接地网中心越远的情况下，其所获得的整体降阻效果将会越好，这种现象产生的主要原因是当垂直地极分布在变电在接地网的边缘位置的时候，各导体间所产生的电流屏蔽效应将会减弱，以实现降阻目的。同时在此措施下，将故障电流泄入大地的能力也会增强，可有效提升电气设备运行的安全性。变电站接地网垂直接地可选位置如图2所示，在该变电站接地网中可供选择的接地极位置大致如下，其中点位3处于接地网的中心，其他点位均偏离接地网中心位置，点位1距离接地网中心最远，实际应用时可发现，点位3的降阻率最低，而点位1的降阻率最高，因此，改造中垂直接地极位置选择时主要以边缘位置为主。

图2变电站接地网垂直接地可选位置

接地极的数量也可能影响降阻效果。以变电站的100m×100m的平面接地网为例，在垂直接地极敷设中，要抱我好具体数量，垂直接地极的数量越多，降阻效果会越好。但达到一定程度之后，继续增加垂直接地极数量，所能获得的降阻收益会降低，这种现象主要是因在增加垂直接地极数量中，不同接地极间的距离减小和屏蔽效果增强的结果。在对应改造设计阶段，相关人员可以掌握电气设备垂直接地极长度与水平接地网等半径的比值，确保二者比值＞1，以此得到最佳的降阻效果。

此外，垂直接地极的长度也会对整体的降阻效果形成影响，同时垂直接地极过长也会导致成本的升高，因此对垂直接地极的长度进行合理控制也较为关键。一般而言，垂直接地极越长，其降阻效果越好，但其与垂直接地极的数量一样，在达到一定长度之后，降阻增益将会越来越低，将垂直接地极长度控制在水平接地网等效直径的1.25倍，所取得的降阻效果、利用率和成本都能够得到充分的平衡。

更换土壤、使用降阻剂、增加导体埋设深度等都能够取得对应的降阻效果。以更换土壤为例，在进行阻值较低的土壤更换过程中，可将水平导体周围

50cm以内和垂直接地极长度1/3位置的土壤进行更换，即可取得良好的降阻效果。而针对增加水平导体埋设深度的方法，在变电站的应用之中主要采取的是将导体埋设在0.8m左右的深度，但这种方法的效果不够显著，所以应用也有限。降阻剂所指的是对相关土壤之中进行化学试剂添加，以增强土壤的导电能力，达到降阻效果。

3.3对接地导体的选择

如今，比较常见的接地导体材料选择包括铜导体、铝导体、钢导体、电镀铜钢导体等。裸铜是常见导体材料，其导电性较强，且在埋设在土壤之中时，不易出现电化学腐蚀影响。且铜接地材料会与土壤之中的钢结构物体形成原电池，会加速这些金属的腐蚀，因此，在选择此材料时，应全面分析土壤中其他设备情况。

目前，铜镀锌已经被较多的单位作为接地导体材料，这种材料相较于常见的钢、锌等材料的电位降低了大约50%左右，效果比较好，但是这种材料也存在缺点，尤其是会加速裸露铜区域的腐蚀问题，因此仍然需要慎重进行选择。

铝导体相较于其他材料而言，其作为接地网材料则较为少见，原因是在部分土壤之中，铝受到的腐蚀较为突出，导致其丧失导电性。且铝导体的强度较低，如果相关区域的振动问题较为严重，则有可能导致其出现永久变形，或是破碎等问题，不利于安全。钢导体在现阶段的变电站等电气设备之中，是较为常见的支撑体和接地电极导体，使用效果也较为良好，不过从导电率的角度来看，其无法与铜和铝相媲美，在使用过程中为了对这一材料的劣势进行弥补，所以通常将接地导体的截面设计得较大，以降低其电阻。但这种方法必然会导致材料用量的增加，从而提升成本。

同时，钢导体的腐蚀现象相较于其他材料而言，更加明显，可能在较短的时间之内，导电性出现严重降低。有鉴于此，现阶段采取的主要措施是以镀锌钢或是耐腐蚀性较强的钢材作为接地导体，同时需要采用阴极保护法来进行处理。电镀铜钢导体可以对铜导体和钢导体的缺陷进行弥补，有效地提高导电性能，且在设备的耐腐蚀能力方面也比较突出，因此现阶段被广泛应用在变电站等电气设备的直接接地极，以及杆塔的接地装置之中，所取得的效果良好。

实际应用中电镀铜钢导体的加工工艺更复杂，基于此，导致了其整体的单价更高，会增加改造成本。为此，改造中，应结合实际需求决定对导体材料的使用。不同导体材料的优缺点对比见表1。

表1不同导体材料的优缺点对比

结束语：

概而言之，经过上文的详细分析和阐述，可知，电力设备的防雷装置对电力设备的安全、稳定运行起着关键作用。如果避雷器被破坏，将会对电力系统的正常供电造成很大的影响。因此，有关单位和员工要对电力设备的防雷装置的检查和维护工作给予高度的重视，在工作中要保持严谨、认真、高度负责的态度，同时要加强对有关专业技术的培训。为了保证电力设备的稳定和安全运行，为电力系统的安全运行奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]尹志强,杨程,杨利伟.架空输电线路接地装置的优化设计[J].广西电力,2020,43(6):5.

[2]程千.输电线路接地装置发生腐蚀问题的原因与改进措施[J].全面腐蚀控制,2021,35(8):174-175.