土壤电阻率

全面打造--流现代化配电网，国家电网领导提出，必须紧紧围绕“可靠性高、互动友好、经济高效”的目标。配电网的雷电事故约占整个电力系统雷电事故总数的70%~80%，因此须加强配电网的防雷工作，才能保证供电的安全性、可靠性。为减少线路过电压造成的跳闸事故，在线路建设过程中一般采用架空绝缘导线和提高线路绝缘子的绝缘水平。架空绝缘导线提高了电网绝缘性能、安全性能，但却带来了新的雷击断线、跳闸、绝缘子闪络等问题，提高绝缘子的绝缘水平容易导致雷击过电压沿导线危及变电站或配网台区设备，严重威胁配网电路安全运行。 目前，10kV线路上大多采用安装无间隙避雷器的方式避免雷害，实现对线路的保护。无间隙氧化锌避雷器能有效截断工频电流、限制雷电过电压，但存在缺陷:必须长期承受工频电压，引起氧化锌阀片老化，使避雷器寿命缩短，影响其保护性能。若土壤电阻率高， 线路杆塔接地不良，在出现过电压时，线路上的避雷器不能彻底有效地释放大电流，就会形成工频续流在线路中振荡，从而造成线路上的电压上升，危及安全。 本项目所研发设计的无工频续流放电间隙装置，安装方便灵活，不受现场环境制约，放电间隙由支撑绝缘子固定，无需现场调节。装置应用于配网输电线路，通过放电间隙和工频限流器的配合，将瞬间的雷击能量通过间隙放电和限流元件平稳释放，防止工频续流产生，有效保护线路及线上设备;避免了常规避雷器因雷击产生的大电流通过不合格接地产生的瞬间高压对线路及设备的反击，同时通过“疏导”方式将雷击着弧点引到放电间隙，有效防止雷击产生的绝缘导线断线事故的发生。

目前，在线路的运行中都是靠人工对接地电阻进行测量。在经济方面，需要耗费大量的人力物力。在技术方面，目前常用的测量方法有两种，分别是三极法和钳表法。虽然采用三极法具有准确度较高的优点，但在山区由于土壤电阻率高、接地射线长、伸展范围大还有地形复杂等，输电线路接地装置的测量引线达不到规程要求的接地极长度，使测量数据的准确度受到影响。采用钳表法测量杆塔接地电阻是对传统接地电阻测量方法的一大改进，它的突出优点是测量时不必布置电流极和电压极引线，不用外加电源，只要用钳表夹住线路杆塔接地引下线，就能测接地电阻。钳表法测量的结果会引入一定的原理性误差（钳表法增量），计算表明不同的杆塔接地电阻、避雷线形式、避雷线长度及测量频率等都可能会对钳表法的测量误差产生一定的影响。 为了解决防盗和接地引下线的可靠连接问题，有些供电公司对接地线连板的螺栓已经都改为直接焊接，而上述两种方法测试时均要求打开接地线与杆塔的连接，这种焊接接地螺栓的方法使三极法和钳表法的测量遇到很大的困难。 本项目成果改善目前对输电线路接地系统的测量和评价方法。用以远程快速测量塔体及接地体阻值，大大减少丁测试人员进行实地测量的工作量。

±500kV 直流输电线路是我国大电网的重要组成部分，送电距离长，输送容量大，具有重要战略意义。±500kV 直流输电线路由于自身绝缘水平和耐雷水平较高，线路故障再启动功能动作速度快，对雷击短时故障具有较强的抵御能力，国内外在设计建设时，一般都没有考虑特殊的防雷应对措施。然而据统计，实际运行中±500kV 直流输电线路雷击故障依然占有较大比例，极闭锁引起的紧急故障停运时有发生，大负荷情况下给系统造成较大的冲击。±500kV 直流线路防雷形势十分严峻。针对±500kV 直流输电线路，我国目前采用的防雷改造措施主要有降低接地电阻、减小保护角和安装塔顶避雷针，但是在落雷密集区域和土壤电阻率较高的地区，使用效果很不理想。随着我国高压直流输电线路建设力度的逐年加大，研制开发高压直流输电线路用雷电防护装置已成为一个新的研究热点。经验表明，线路避雷器可以有效提高输电线路的耐雷水平，是当前线路防雷最为有效的手段之一。但是，线路避雷器的应用目前还仅限于 35-500kV 交流输电线路，尚未涉及到高压直流输电线路领域。国内外至今还未有±500kV 直流线路避雷器挂网运行的工程实例。正是基于高压直流输电线路对雷电防护装置的这种迫切需求，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司组织研制了±500kV 直流系统用线路型带串联间隙复合外套金属氧化物避雷器（以下简称“±500kV 直流线路避雷器”）。

线路避雷器是最行之有效的线路防雷措施，将线路避雷器应用到线路雷电活动强烈或土壤电阻率高、降低接地电阻有困难及易受雷电绕击的地形线段，能降低线路雷击跳闸率，较大地提高线路防雷可靠性。鉴于早期线路避雷器使用中存在参数选择不合理、检验检测方法不统一、应用不规范从而影响应用效果的问题，结合我国情况制定了电力行业标准 DL/T 815《交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器》，并随着电压等级提高，陆续制定了线路避雷器系列标准。线路避雷器涉及的诸多核心技术问题有别于变电站用避雷器。首先，线路避雷器的性能要求要满足线路的绝缘配合要求，串联间隙的距离确定原则需考虑最大距离、最小距离及安装要求；其次，线路避雷器的试验方法中需考虑雷电冲击伏秒特性和高杆塔的微风振动特性；最后，需规范线路避雷器的差异化配置原则，提出适用的运行维护要求。 本系列标准提出了电压等级覆盖 10kV～1000kV 的全系列交流线路避雷器参数，提出了带串联间隙线路避雷器间隙距离的确定原则，提出了考虑雷电冲击伏秒特性和高杆塔微风振动特性的线路避雷器试验方法，提出了绝缘子支撑间隙线路避雷器技术要求及试验方法，确定了线路避雷器配置原则，规范了线路避雷器的差异化使用，提出了适用的运行维护要求，完善了 10kV～1000kV 线路避雷器的结构设计和参数选择等一系列关键技术的研究，完善了线路避雷器的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、差异化应用等，建立了适用于我国的可覆盖 10kV～1000kV线路避雷器产品设计、试验检验、设备选用全过程的交流线路避雷器标准体系。 本系列标准是国内三大线路避雷器权威检测机构的主要采用标准，是国家电网、南方电网等线路避雷器物资招标采购规范的主要参考标准。依托标准提出的选用原则、技术参数和试验方法，国家电网公司、南方电网公司已完成 10kV～1000kV 全系列交流线路避雷器的挂网使用，总量超过 100 万台。依托本系列标准开展的避雷器产品设计、试验检验、设备选用等工作，已全面支撑了我国输配电工程的防雷设计、建设及运行，为提高我国输配电线路工程雷电防护水平、节省工程投资、实现工程设计规范合理，发挥了重要的支撑和指导作用，提高了线路雷电防护水平和供电可靠性，提升了我国电力行业的技术竞争力，产生的间接经济效益超过数十亿元，体现了本系列标准良好的技术适用性。

为适应电网发展对接地网安全性越来越高的要求，安全性分析逐步成为接地网设计的基点。以典型的高土壤电阻率站址220kV变电站设计和施工为例，结合现场实测和仿真计算，分析不同降阻阶段的接地网特性参数安全性和投资预算的关系，阐明了对于站址土壤条件不理想的情形，在首先满足接地网特性参数（接地故障下地网导体电位升高、场区压差、场区跨步电压和接触电压等）符合一、二次设备运行和人员安全要求的前提下，科学选择接地阻抗设计值，取得较优的经济性，达到安全性和经济性平衡的设计理念，给出了安全性和经济性分析在接地网设计中的应用评价方法。

本项目提出了在接地装置注流极附近添加“火花刺”的方法。根据项目查新报告显示，该项目在接地装置注流极附近添加火花刺的方法与检出的国内公开发表的相关文献中所提出研究均不相同，处于国内领先水平。应用新型石墨基柔性接地材料进行降阻改造。石墨基柔性接地材料作为一种新型材料，由武汉大学研发，本项目通过对各种接地材料的对比分析，最终选用该种新型材料进行改造，并在使用中有效证明了该材料的防腐蚀、易施工、降阻效果优于金属的特性。可在腐蚀性较强、土壤电阻率较高的输电杆塔接地改造中进行应用。按照土壤电阻率和腐蚀性的不同，提出了石墨基柔性接地材料在杆塔地网改造中的应用导则。该项目采用CDEGS软件建立仿真模型，根据现场实测的土壤电阻率针对不同的杆塔提出了对应的地网敷设方案。根据项目查新报告该项目按照土壤电阻率从低到高分段，提出了杆塔地网设计方案，并根据不同的地理环境，提出了对应的地网敷设方案与检出文献中均为发现相同描述的报道。项目从根本上解决了接地网防冲击的问题，有效降低了输电线路杆塔反击雷跳闸率。

输电线路中接地装置良好的接地性能，直接关系到输电线路安全运行，降低杆塔接地电阻是减少线路雷击跳闸率的主要措施。基于CDEGS仿真平台对编织型石墨基柔性接地模块等杆塔接地网用新型接地材料的降阻效率影响因素开展了分析。研究结果表明：新型接地材料降阻效率明显，相比于传统硬质石墨接地模块和镀锌圆钢接地极降阻效率降低20%左右。不同土壤电阻率下一维或多维降阻材料的降阻效率是近似恒定的。新型接地网和方框加外延线接地网在敷设降阻材料后都存在端部效应，外延线上降阻材料的降阻效率高于方框上。粉体状的缓释型降阻膏的降阻效率远高于编织型接地模块和快装式接地极的，方框上敷设快装式接地极没有在外延线上敷设接地极效果好。

​近日，由中国电力科学研究院自主研发的新型复合混凝土基础在青海330千伏达坂—八宝线路工程开展接地性能测试。该工程沿线属于高土壤电阻率地区。测试结果表明，新型复合混凝土基础的接地电阻值满足高土壤电阻率地区杆塔基础的接地性能要求。