（南通供电公司江苏南通226006）
摘要：介绍接地装置的对于输电线路防雷的作用，分析了工频接地电阻及冲击接地电阻的计算方法并提供了工频接地电阻的测量方法。
关键词：工频接地电阻；冲击接地电阻；接地计算
随着电力系统的不断发展，雷击输电线路引起的事故越来越受到重视.在我国跳闸率比较高的地区，由于雷击引起的跳闸次数约占线路运行总跳闸次数的40%-70%，在多雷区、土壤电阻率高和地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的事故率更高，因此，找到简便易行而又相对造价低廉的杆塔基础接地技术是加快电网发展面临的重要问题。
1概述
接地通常分为系统接地和保护接地。系统接地是为了使系统稳定运行，如变压器中性点接地，信号交流时的公共电位参考点等；保护接地如电源接地故障保护、静电接地、屏蔽接地、防雷接地等；也有的接地具有上述两种作用。在输电线路中主要为防雷接地，目的是使雷电流顺利入地。
接地电阻一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比。散泄雷电冲击电流时的接地电阻指电压峰值与电流峰值之比，称为冲击接地电阻。接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻。接地体与土壤接触的电阻以及接地体本身的电阻小得可以忽略。电网中发生接地短路时，短路电流ID通过接地体向大地近似作半球形流散（接地体附近并非半球形，流散电流分布依接地体形状而异）。越接近接地体的等位线其电位越高。因为球面积与半径平方成正比，所以流散电流所通过的截面随着远离接地体而迅速增大。因电阻与电流通道的截面积成反比，故同半球形面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小。一般情况下，接地装置散泄电流时，离单个接地体20m处的电位实际上已接近零电位。接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关。通常根据对接地电阻值的要求，确定应埋置的接地体形状、尺寸、数量及其布置方式，对于土壤电阻率高的地区（如山区），为了节约金属材料，可以采取改善土壤电导率的措施，在接地体周围土壤中填充电导率高的物质或在接地体周围填充一层降阻剂（含有水和强介质的固化树脂）等，以降低接地电阻值。接地体流入雷电流时，由于雷电流幅值很大，接地体上的电位很高，在接地体周围的土壤中会产生强烈的火花放电，土壤电导率相应增大，相当于降低了散流电阻。接地点处的电位Um与接地电流I的比值定义为该点的接地电阻R，R=Um/I。当接地电流为定值时，接地电阻愈小，则电位Um愈低，反之则愈高。接地电阻主要取决于接地装置的结构、尺寸、埋入地下的深度及当地的土壤电阻率。因金属接地体的电阻率远小于土壤电阻率，故接地体本身的电阻在接地电阻中可以忽略不计。
2工频接地电阻的计算
采用静电分析法计算接地电阻，复合接地装置的接地电阻用下式计算：
R=U/ΣI=1/ΣB
式中：U——接地体元件的电位
I——接地体元件中的扩散电流
B——元件及元件间电导系数，由电位系数α矩阵求逆获得。
设计计算雷电保护接地装置所采用的土壤电阻率，应采用雷季中最大可能的数值，并按下式计算：
ρ＝ρ0Ψ
式中：ρ－土壤电阻率，Ω•m；
ρ0－雷季中无雨水时所测得的土壤电阻率，Ω•m；
Ψ－考虑土壤干燥所取的季节系数。
雷电保护接地装置的季节系数
如比较潮湿，则应采用较大值。
杆塔水平接地装置的工频接地电阻可按下式计算：
R=ρ/(2πL){ln[L2/(hd)]+At}
式中的h为接地装置埋深，d为接地装置等效直径，At和L的意义及取值见下表。
3工频接地电阻测量
杆塔工频接地电阻的测量方法主要有三极法和钳表法两种，杆塔工频接地电阻测量宜采用三极法。对于新建杆塔接地装置的验收应采用三极法测量。使用三极法测量时，应采用合理的电极布置方式，以提高测量结果的可信度。
三极法测量杆塔工频接地电阻的电极布置图和接线图见图1和图2。电压极P和电流极C分别布置在离杆塔基础边缘dGC=4.0l处和dGP=2.5l处。l为杆塔接地装置放射形接地极的最大长度。dGC为接地装置G和电流极C之间的直线距离，dGP为接地装置G和电压极P之间的直线距离。
采用三极法测量时应注意以下三点：
测量应安排在干燥季节和土壤未冻结时进行，不应在雨后立即进行。
采用三极法测量前，应杆塔塔身与接地极之间的电气连接全部断开；
电流极和电压极的辅助接地电阻不应超过测量仪表规定的范围，否则会使测量误差增大。可以通过将测量电极更深地插入土壤与土壤接触良好、增加电流极导体的根数、给电流极泼水等方式降低电流极的辅助接地电阻。
4冲击接地电阻的计算
在计算杆塔工频接地电阻的同时，还应注意改善接地装置的冲击特性
目前对冲击接地电阻有下面几点共识：
(1)冲击接地电阻Rch随冲击电流幅值i的增加而减小，当i达到一定值后，Rch减小的速度变慢;
(2)冲击接地电阻Rch随土壤电阻率p的增加而增加。ρ越低，Rch随ρ增加的速度越快;ρ越高，Rch随p增加的速度越慢;
<3)冲击接地电阻Rch，与接地装置的形状及几何尺寸有关。Rch随几何尺寸的增加而减小，当几何尺寸达到一定值时，接地装置几何尺寸的增加不再对Rch。产生影响;
(4)水平埋设的接地装置，Rch随埋深的增加而减小;
(5)构成接地装置的导体材料对Rch基本无影响;
(6)冲击系数α随i幅值的增加而减小;
(7)冲击系数α随接地装置几何尺寸的增加而增加，且与其形状有关;
(8)冲击系数a随p的增加而减小，ρ越小，α随在p增加而减小的速度越快;
(9)水平埋设的接地装置,α随埋深的增加而增加;
(10)采用降阻剂接地装置的Rch会明显降低，土壤电阻率ρ越高，效果越明显。
综上所述，与工频接地电阻不同，冲击接地电阻除了与接地装置的形状、几何尺寸、土壤电阻率有关外，还与雷电流幅值有关。下面列出了几种常见的输电线路杆塔接地装置冲击接地电阻的计算公式。
(1)复合接地装置
式中kρ为土壤电阻率修正系数,kL为几何尺寸修正系数，kL为截面修正系数，s为截面积（mm2），L为几何尺寸（m），Im为雷电流幅值（kA）
5结束语
雷击是常见的自然灾害，为了减少输电线路的雷害事故，须根据沿线各地段的雷电活动特点、线路的绝缘情况，合理选择输电线路的防雷接地装置。在雷暴多发地区除考虑杆塔工频接地电阻外还应对冲击接地电阻进行计算校验。
参考文献：
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[4]陈先禄等，输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻计算公式.北京:电网技术,1996年6月.