输电线路杆塔跨步电压抑制方法与流程

本申请涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种输电线路杆塔跨步电压抑制方法。

背景技术：

随着我国新型城镇化的快速发展，许多人烟稀少的地区可能成为新的工业区或居民区，导致出现高压输电线路与人员活动密集区域接近或交叉跨越的情况。而高压输电线路在发生接地短路故障时会对周围环境产生严重的电磁影响，例如输电线路杆塔发生接地短路故障，会对临近人员产生跨步电击，对人身安全产生危害。因此，如何抑制输电线路杆塔跨步电压是输电线路设计和建设中亟需解决的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种输电线路杆塔跨步电压抑制方法。

一种输电线路杆塔跨步电压抑制方法，所述方法包括：

在输电线路杆塔周围的地面敷设接地装置，并检测所述输电线路杆塔的跨步电压参数，其中，所述接地装置包括圆环结构的水平接地极；

若所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则对所述接地装置增设垂直接地极；

检测增设所述垂直接地极后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

若增设所述垂直接地电极后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则向所述输电线路杆塔周围的地面铺设高电阻层。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

检测铺设所述高电阻层后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

若铺设所述高电阻层后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则增加所述水平接地极的数量，其中，多个所述水平接地极之间电连接。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

检测增加所述水平接地极的数量后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

若增加所述水平接地极的数量后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则在所述输电线路杆塔的射线末端外围设置围栏。

在其中一个实施例中，所述垂直接地极设置于所述输电线路杆塔的塔脚。

在其中一个实施例中，所述高电阻层的最小电阻值大于或等于5000ω·m。

在其中一个实施例中，所述高电阻层为沥青混凝土层。

在其中一个实施例中，所述跨步电压参数为跨步电压值，所述预设条件为所述跨步电压值小于预设跨步电压阈值。

在其中一个实施例中，所述跨步电压阈值为1.02kv。

在其中一个实施例中，所述跨步电压参数为接地电阻，所述预设条件为所述接地电阻小于预设电阻阈值。

在其中一个实施例中，所述电阻阈值为15ω。

在其中一个实施例中，所述跨步电压参数为接触电压值，所述预设条件为所述接触电压值小于预设接触电压阈值。

本申请实施例提供的所述输电线路杆塔跨步电压抑制方法通过设置圆环结构的水平接地极，抑制所述输电线路杆塔的跨步电压；在跨步电压参数不满足预设条件时，对所述接地装置增设垂直接地极，有效减小触电范围，进一步抑制跨步电压；同时，在增设所述垂直接地电极后所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件时，向所述输电线路杆塔周围的地面铺设高电阻层，增大人脚与地面的接触电阻，进一步抑制跨步电压。本申请实施例提供的输电线路杆塔跨步电压抑制方法通过多重措施抑制跨步电压，提高对跨步电压的抑制效果，从而降低人员触电风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的输电线路杆塔跨步电压抑制方法流程示意图；

图2为本申请一个实施例提供的输电线路杆塔跨步电压抑制装置结构示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的输电线路杆塔跨步电压抑制方法流程示意图。

附图标记说明：

接地装置100

水平接地极101

垂直接地极102

高电阻层200

围栏300

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的输电线路杆塔跨步电压抑制方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请一个实施例提供一种输电线路杆塔跨步电压抑制方法，所述方法用于抑制输电线路杆塔的跨步电压。跨步电压是人进入地面带电的区域时，加在人的两脚之间的电压。跨步电压由接地短路引起。接地短路是指用电器件或者线路经由接地产生的短路现象。在电源端中性线接地的系统中，线路中的相线因为裸露、受潮、绝缘损坏、碰壳等事故使得用电器件可导电外壳或其他金属器件带点，而此类器件又经与地连接有接地保护。此时电流经过相线→外壳→接地线→大地→电源中性线接地线→电源中性线，形成了短路回路，出现接地短路。出现接地短路后，若人进入带电区域，出现跨步电压。离接地点越近，可能承受的跨步电压越大。跨步电压可能造成电击，即跨步电压电击。

随着我国新型城镇化的快速发展，以前人烟稀少的地区现在可能成为新的工业区或居民区，导致出现高压输电线路与人员活动密集区域接近或交叉跨越的情况，可能对周围人员造成跨步电击，存在极大的安全隐患。采用传统搬迁的方法解决上述问题，不仅工程量巨大、费用高，更关键的是城市地域狭窄限制，难以实现。因此，如何在保证经济性的同时，采用科学有效的方法抑制输电线路发生接地短路时短路电流对人员产生过高跨步电压，是输电线路设计、建设与保证线路安全，周围活动人员安全中亟需解决的问题。本申请实施例提供的方法旨在抑制输电线路杆塔的跨步电压，提高人员的安全性。

请参见图1，在一个实施例中，所述方法包括：

s10，在输电线路杆塔周围的地面敷设接地装置100，并检测所述输电线路杆塔的跨步电压参数，其中，所述接地装置100包括圆环结构的水平接地极101。

请参见图2，所述接地装置100包括水平接地极101，所述水平接地极101为圆环结构。所述水平接地极101为金属件，其通过接地线与所述输电线路杆塔连接。所述水平接地极101与所述接地线连接的部位可以涂以沥青进行绝缘保护。所述水平接地极101与大地紧密接触。在一个实施例中，所述水平接地极101的埋深大于或等于0.6m，所述水平接地极101与建筑物的距离大于或等于3m。圆环结构的所述水平接地极101的直径可以根据实际需求选择。敷设水平接地极地网相较于敷设垂直接地极地网，跨步电压最大值可以减小23.2％，有效抑制所述输电线路杆塔的跨步电压。且圆环结构的所述水平接地极101相较于方框结构的水平接地极101，跨步电压最大值降低36.2％，进一步能够有效抑制所述输电线路杆塔的跨步电压。

敷设所述接地装置100后，检测所述输电线路杆塔的跨步电压参数。所述跨步电压参数是指能够表征所述输电线路杆塔的跨步电压大小的参数。在一个实施例中，所述跨步电压参数可以为跨步电压值，可以为接地电阻，也可以为接触电压等。

s20，若所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则对所述接地装置100增设垂直接地极102。

预设条件是指预先根据对跨步电压的要求设置的条件。所述输电线路杆塔的跨步电压参数满足所述预设条件，说明当前跨步电压大小符合条件，无需处理。若所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则说明当前跨步电压大小过大，需要对跨步电压进行抑制。对所述接地装置100增设所述垂直接地极102，所述垂直接地极102与所述水平接地极101连接。所述垂直接地极102沿垂直于地面方向敷设。

对所述接地装置100增设所述垂直接地极102，能够有效减小触电范围，一定程度上减小输电线路发生接地短路时行人正位于射线末端地面附近而危害人身安全的可能性，提高防护效果。

s30，检测增设所述垂直接地极102后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

s40，若增设所述垂直接地电极后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则向所述输电线路杆塔周围的地面铺设高电阻层200。

对增设所述垂直接地极102之后的跨步电压参数进一步进行检测，确定是否满足预设条件。若所述输电线路杆塔的跨步电压参数满足预设条件，说明当前跨步电压大小符合条件，无需处理。若所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则说明当前跨步电压大小过大，需要对跨步电压进行抑制，进一步在所述接地装置100的上层铺设所述高电阻层200。所述高电阻层200是指电阻率高于预设值的物质层。所述高电阻层200可以为沥青层、塑料层、混凝土层等。所述高电阻层200的厚度可以根据实际需求选择，在一个实施例中，所述高电阻层200的厚度为3m。所述高电阻层200能够增大人脚与地面的接触电阻，抑制跨步电压，降低人员触电风险。

本实施例中，所述输电线路杆塔跨步电压抑制方法通过设置圆环结构的水平接地极101，抑制所述输电线路杆塔的跨步电压；在跨步电压参数不满足预设条件时，对所述接地装置100增设所述垂直接地极102，有效减小触电范围，进一步抑制跨步电压；同时，在增设所述垂直接地电极后所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件时，向所述输电线路杆塔周围的地面铺设所述高电阻层200，增大人脚与地面的接触电阻，进一步抑制跨步电压。本实施例提供的输电线路杆塔跨步电压抑制方法通过多重措施抑制跨步电压，提高对跨步电压的抑制效果，从而降低人员触电风险。

在一个实施例中，所述垂直接地极102的数量可以为4个，分别设置于所述输电线路杆塔的塔脚。所述输电线路杆塔在无任何跨步电压抑制措施时，跨步电压在四个塔脚及射线末端出现电压突出部位。通过在塔脚设置所述垂直接地极102进行均压，利用射线将电流引入大地深处，抑制塔脚处的跨步电压峰值，有效提高跨步电压抑制效果，降低触电风险。

在一个实施例中，所述高电阻层200的最小电阻值大于或等于5000ω·m。所述高电阻层200铺设于地面，受到周围环境的影响，电阻值会发生变化，例如，在潮湿环境下，所述高电阻层200的电阻值下降，小于干燥环境下的电阻值。所述高电阻层200的最小电阻值大于或等于5000ω·m，也即在各种环境下，所述高电阻层200电阻值均不小于5000ω·m，以保证人脚与地面的接触电阻，保证跨步电压的抑制效果。

在一个实施例中，所述高电阻层200为沥青混凝土层。所述沥青混凝土层的厚度可以根据计算得到，以使电阻值满足要求。通过所述沥青混凝土层抑制跨步电压，原料成本低，且易于实现。

在一个实施例中，所述跨步电压参数包括跨步电压值、接地电阻和接触电压中的至少一种。

当所述跨步电压参数为跨步电压值时，所述预设条件可以为：所述跨步电压值小于预设跨步电压阈值。所述跨步电压阈值可以根据实际需求设置。在一个具体的实施例中，所述跨步电压阈值可以根据公式(1)计算得到。

其中，us为接触电压阈值，ρf为土壤电阻率，t为保护动作时间。

在一个实施例中，所述跨步电压阈值为1.02kv。

当所述跨步电压参数为接地电阻时，所述预设条件可以为：所述接地电阻小于预设电阻阈值。所述电阻阈值可以根据实际需求设置。在一个具体的实施例中，所述电阻阈值为15ω，满足交流电气装置的接地设计规范中杆塔的接地设计要求。

当所述跨步电压参数为接触电压值时，所述预设条件可以为：所述接触电压值小于预设所述接触电压阈值。所述接触电压阈值可以根据实际需求设置。

在一个具体的实施例中，所述接触电压阈值可以根据公式(2)计算得到。

其中，ut为接触电压阈值，ρf为土壤电阻率，t为保护动作时间。

请参见图3，在一个实施例中，所述方法还进一步包括：

s50，检测铺设所述高电阻层200后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

s60，若铺设所述高电阻层200后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则增加所述水平接地极101的数量，其中，多个所述水平接地极101之间电连接。

对铺设所述高电阻层200之后的跨步电压参数进一步进行检测，确定是否满足预设条件。若所述输电线路杆塔的跨步电压参数满足预设条件，说明当前跨步电压大小符合条件，无需处理。若所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则说明当前跨步电压大小过大，需要对跨步电压进行抑制。进一步增加圆环结构的所述水平接地极101的数量。多个所述水平接地极101之间电连接。多个所述水平接地极101的直接可以不同，不同直径的多个所述水平接地极101套设，形成接地网。多个所述水平接地极101可以敷设于同一水平面，也可以敷设于不同的水平面。通过多个圆环结构的所述水平接地极101形成水平接地极地网，进一步进行均压，降低所述输电线路杆塔的接地电阻，抑制跨步电压。

在一个实施例中，所述方法还进一步包括：

s70，检测增加所述水平接地极101的数量后所述输电线路杆塔的跨步电压参数；

s80，若增加所述水平接地极101的数量后，所述输电线路杆塔的跨步电压参数不满足预设条件，则在所述输电线路杆塔的射线末端外围设置围栏300。

所述高电阻层200会影响跨步电压最大峰值出现的区域，使得跨步电压峰值从入地点向射线末端转移。未增加所述高电阻层200时，土壤电阻率较小，故障电流将在入地点集中散流；增加所述高电阻层200后，电阻率增大，电流在所述高电阻层200中散流困难，导致集中散流在射线末端出现，从而使跨步电压在末端出现峰值。在所述输电线路杆塔的射线末端外围增设所述围栏300，防止人员进入带电地面范围，消除接触触电隐患。此方法投资小，易于实现。在一个实施例中，可以通过cdegs软件等进行仿真，确定出射线末端的位置，进而根据射线末端位置设置围栏300。所述围栏300可以为金属围栏，可以为塑料围栏，也可以为其他材料制成的围栏。所述围栏300的形状等可以根据所述输电线路杆塔的射线末端位置及周围地形确定，本申请对比不做任何限定。

以下结合实例对上述输电线路杆塔跨步电压抑制方法进行进一步说明：

在一个实施例中，某地某一110kv的输电线路杆塔，需进行跨步电压抑制。该110kv的输电线路杆塔位于工业园区内，周围建筑密集。该输电线路杆塔位于建筑与人行道间的绿化带处。经过测量，该输电线路杆塔根开为8m，与左侧厂房距离为16m，与右侧居民楼距离27m，土壤电阻率取314.6ω·m，线路故障切断时间取0.15s，入地故障电流取2.5ka。

经计算，未经过跨步电压抑制时，跨步电压实际值为19.14kv，远远大于跨步电压阈值1.02kv。经计算，跨步电压最大值出现在杆塔的四个塔脚处，这四处的跨步电压值相较于其他位置高很多。

在输电线路杆塔周围的地面敷设所述接地装置100，所述接地装置100包括圆环结构的水平接地极101。检测铺设所述接地装置100后，输电线路杆塔的跨步电压值，为11.03kv，降低了42.4％，由此可见圆环结构的所述水平接地极101具有良好的抑制跨步电压的效果。此时，跨步电压值依然未满足预设条件，则在所述输电线路杆塔的塔脚增设4个所述垂直接地极102，并在圆环结构的所述水平接地极101外侧敷设一圈更大的圆环结构的所述水平接地极101进行均压，大、小圆环水平接地极101之间的间距为可以2m。同时，在输电线路杆塔周围的地面表层敷设3cm厚，最小电阻率大于或等于5000ω·m的沥青混凝土层后，经检测，跨步电压最大值为0.91kv，小于预设跨步电压阈值1.02kv，满足要求。并且，检测接地电阻，接地电阻降至10.11ω，满足《交流电气装置的接地设计规范》(gb50065-2011)中此电阻率下杆塔接地电阻的设计要求15ω。但是，检测接触电压，接触电压依然超过预设接触电压阈值。考虑到沥青混凝土层需至少铺设20cm以上才能使得接触电压降至预设接触电压阈值以下，投资较大且不切实际，因此可以在输电线路杆塔周围安装围栏300，防止发生接触电击，此方法投资小且易于实现。

本申请一个实施例还提供一种接地装置100，所述接地装置100包括水平接地极101和垂直接地极102。所述水平接地极101为圆环结构。所述水平接地极101的数量可以为多个。多个圆环结构的所述水平接地极101套设，并可以通过导电体导电连接。所述垂直接地极102可以设置于输电线路杆塔的塔脚。所述垂直接地极102的数量可以为4个。本实施例中，所述接地装置100的具体结构、原理及有益效果等参见上述实施例，在此不再赘述。

本申请一个实施例还提供一种输电线路杆塔跨步电压抑制装置，其包括上述接地装置100，还包括高电阻层200。所述高电阻层200铺设于所述输电线路杆塔周围的地面。在一个实施例中，所述高电阻层200可以为沥青混凝土层。所述高电阻层200的最小电阻值大于或等于5000ω·m。

在一个实施例中，所述输电线路杆塔跨步电压抑制装置还进一步包括围栏300。所述围栏300设置于所述输电线路杆塔的射线末端。

本实施例提供的所述输电线路杆塔跨步电压抑制装置的具体结构、原理及有益效果等，参见上述实施例，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。