我国冻土面积占国土面积的一半以上，存在大量冻融土与雷暴共存区域，直接影响电力系统接地性能。首先，分析了冻融土的导电机理，构建了冻融土的导电模型；其次，设计并搭建了冻融土电阻率与电击穿特性试验平台；最后，对我国4种冻土区典型土壤和细砂进行试验，测量土壤电阻率、临界击穿场强随水热条件变化数据，并分析变化产生的本质原因。试验结果表明：水热条件对冻融土电阻率和临界击穿场强的影响可分为冻土段、冻融土混合段和融土段；电阻率ρ和临界击穿场强Ec都随着温度的升高而降低，但只在冻融土混合段发生跳变。

提出了降低季节性冻土地区接地电阻的方法,该方法结合多年来所积累的工程经验和参考资料,并在不同季节性冻土地区设置方式的仿真计算和实例分析的基础上完成。降低季节性冻土地区接地电阻可以适当地加长垂直接地极的长度,使得垂直接地极至少深入到土壤电阻率较低的土壤层中2～3 m,对以后的工程设计工作有一定的指导作用。

季节性冻土的融冻循环过程会导致土壤电阻率和冻土层分界面随季节变化,冬季输电线路杆塔地网接地电阻可能上升,甚至超过标准限定值,影响线路的安全稳定运行。为了研究季节性冻土因素对杆塔地网接地电阻的影响,仿真研究了冻土层结构及冻土层厚度对其接地电阻的影响,并采用柔性石墨和圆钢接地材料同沟敷设的方案对实际输电线路杆塔地网进行了改造,对比分析了接地电阻的差异。研究结果表明:在不同冻土层结构和冻土层厚度情况下,柔性石墨地网相比于圆钢地网,其接地电阻最大降阻率分别达到了18. 76%和23. 65%。研究成果可为季节性冻土环境下输电线路杆塔接地降阻提供参考。

甘孜理塘县建有高海拔最高的变电站,该地区是典型的季节性冻土区域,为了研究该地区地网的安全性,对该地区季节性冻土的特征进行研究。首先采用不等间距四极法对该地区的土壤进行了测量,并采集了不同深度的土壤样本,根据土壤样本及测量结果对该地区的土壤结构及电阻率进行了反演,并将反演结果与三极法测量结果进行了对比验证,最后研究了冻土层对地表电位的影响。研究结果表明:在理塘这种高海拔季节性冻土地区,冻土的温度、深度及电阻率主要受大气温度的影响,冻结时温度从表层向下温度逐步降低,土壤电阻率逐渐下降。融解时从地表与深层向中间融解,形成表层与深层土壤电阻率低,中间电阻率高的特点。接地极到达冻土层以下的非冻结区后,可以降低地表电压差,提高地网的安全性能。

我国高纬度以及高海拔部分地区存在季节性冻土,冻土冻结后,土壤电阻率显著增加,过高的土壤电阻率会使得接地系统接地电阻、跨步电压和接触电压值升高,威胁现场设备和工作人员的安全。目前对季节性冻土的结构以及电阻率的影响因素研究较少,给高原季节性冻土地区地网设计带来了较大的难题,本文通过实地测量,得到了理塘地区冻土电阻率的数据,利用CDEGS反演出当地土壤结构模型,发现但到了松紧不同深度不同温度的冻土层内部差异很大,冻土的电阻率受外界的影响很大,尤其是受日照的影响非常大,一天之中冻土的厚度在不断变化,电阻率也在变化。

在冻土地区,由于土壤电阻率的增大,电力设备的安全接地变得困难起来。介绍了在低温条件下对几种典型土壤以及各类降阻剂的电阻率特性进行实验研究的结果。给出了土壤电阻率随温度变化的规律。讨论了低温条件下降阻剂的使用方法和降阻效果。总结了国内外冻土地区接地设计的实验。对改善冻土地区接地安全性的方法提出了建议。