摘要：输电杆塔是电网中分布最广、遭受雷击概率最大的电力设备，其接地特性是影响雷击跳闸率的主要因素之一，尤其对于山地输电杆塔，运行环境多变，地质条件复杂多样，接地特性的研究对复杂地形下接地系统的设计和雷电防范具有参考意义。

输电杆塔是电网中分布最广、遭受雷击概率最大的电力设备，其接地特性是影响雷击跳闸率的主要因素之一，尤其对于山地输电杆塔，运行环境多变，地质条件复杂多样，接地特性的研究对复杂地形下接地系统的设计和雷电防范具有参考意义。

早期对输电杆塔接地系统的研究多集中在接地电阻的计算，复杂大型接地系统的计算较为困难，尤其是大型接地系统的空间电磁分布计算难以实现。随着计算技术的快速发展，数值计算类方法被越来越广泛地应用于接地系统的研究中。矩量法可以计算不同土壤分层情况下的各类大型接地系统的接地特性，且在频域条件下的计算优势突出，依据此方法开发的CDEGS软件得到广泛应用。

然而，矩量法需对不同土壤分层的结构嵌入多种不同电阻率土壤块，条件复杂，计算极为耗时，通用性较差。边界元法在分析单一土壤结构时计算方便，但在处理复杂土壤分层的边界问题时计算量大，且在分析频域特性时存在困难。

由于西电东送电力工程及各地区联网的需要，山区的输电线路越来越多，因此需要对山区的输电杆塔接地系统做更加深入的研究。有限元方法可对不同电阻率土壤块进行单独剖分计算，针对地形复杂、土壤电阻率多样的山地，有限元方法具有独特的计算优势。

为深入研究山地输电杆塔的接地特性，国网河南省电力公司商丘供电公司的郑东方、陈亮，运用有限元方法对杆塔基础、接地体、土壤介质建模，分析不同接地参数、不同环境工况下的接地特性，以期为实际工程中地表电位测算和防雷、降阻设计提供参考。

图1 WJK1—15人工挖孔桩基础模型

他们发现，土壤电阻率对接地电阻有较大影响，接地电阻随着土壤电阻率的增加而增大，且近似呈正比例关系。接地电阻随着接地体长度的增大而减小，且随着接地体长度增大，接地电阻减小速度变慢。此外，包围接地体的土壤结构对接地电阻影响较大，工程中可根据环境水土保护和接地体耐腐蚀性能要求，合理使用降阻剂，以达到减小山地开挖敷设接地体的工程量且满足接地电阻要求的目的。

图2 两种不同接地体型式

图3 两种接地模型

研究者指出，频域条件下，接地阻抗随着频率的增大而增大；低频范围内接地阻抗变化不明显，高频条件下，随着导体阻抗增大，高频电流沿导体传播难度增大，电流更易从电流注入点附近散流，工程中可考虑在电流入地点附近实施降阻措施。

本工作成果发表在2024年第8期《电气技术》，论文标题为“基于有限元方法的山地输电杆塔接地特性分析”，作者为郑东方、陈亮。

来源：电气技术一点号