基于全過程機械化施工——桿塔接地型式設計專題

李鋼梁

（福建永福工程顧問有限公司　福州　350108）

基于全過程機械化施工——桿塔接地型式設計專題

李鋼梁

（福建永福工程顧問有限公司福州350108）

隨著經濟社會的持續發展，電網建設規模逐漸擴大，建設難度越來越高，輸電線路接地設計及施工面臨著較高要求。輸電線路接地工作直接關系到電網系統運行的安全穩定性，桿塔接地型式合理設計及施工具有重要的意義。本文立足于現有機械設備及全過程機械化施工要求，重點研究了適合于機械化施工的接地型式，指出接地型式采用機械化施工存在的問題并提出有效的優化方式，以此來滿足線路全過程機械化施工要求，提高工程建設質量、效率，為相關設計及施工提供參考依據。

桿塔接地型；調研結果；機械化施工；輸電線路

1　前言

1.1研究背景

長期以來，線路接地工程施工人工投入大，施工機械研發和投入不足，缺乏高效率、專用化的施工機械。作業人員勞動強度大、效率低、施工周期長，且施工方式未能充分考慮環境保護的要求。

隨著經濟社會的持續快速發展，電網建設人力資源成本大幅度提高，特別是一線施工人員缺少，工資持續增高。而且，輸電線路建設過程中，征地及青苗賠償問題越來越突出，工程建設協調難度越來越大。因此，對輸電線路接地設計和施工提出了更高的要求。

1.2研究目的及意義

從現有的輸電線路接地施工作業模式來看，機械化程度較低的環節在于接地溝槽開挖及射線敷設工程。接地溝槽仍采用人工明挖方式，對植被破壞嚴重，未考慮環境保護的要求，征地及青苗賠償問題也越來越突出，工程建設協調難度越來越大，且人工明挖作業人員勞動強度大、效率低、施工周期長。

為了減少對植被的破壞，更好的保護環境。同時，為了降低征地和青苗賠償協調難度，降低作業人員強度，提高效率，減少施工周期，進行全過程機械化施工接地型式研究是非常必要的。

堅強智能電網對工程建設質量和工期提出了更高要求，創新設計理念和方法，滿足線路全過程機械化施工要求，降低人工投入和作業風險，有利于進一步提升工程建設質量、效率，提升經濟、環境和社會效益。

1.3研究內容

本研究立足于現有的機械設備和全過程機械化施工要求，重點研究了適合于機械化施工的接地型式，主要研究內容包括：

（1）調研各地區土壤電阻率、接地型式及施工工藝，通過統計分析，得出土壤電阻率分布情況、常用接地型式及施工工藝現狀。

（2）分析目前常用接地型式采用機械化施工存在的問題。

（3）針對目前常用接地型式進行優化，以適于機械化施工。

（4）對典型的接地型式采用人工和機械化施工進行經濟性比較，提出采用機械化施工的接地型式選擇的指導性原則。

2　接地調研成果

3月份，我們收集全國25個?。▍^）的近300份調查表。主要調查線路工程土壤電阻率分布范圍、接地型式、接地施工工藝等。并對調查數據進行了統計（詳見附見），下面就土壤電阻率范圍、接地型式和接地施工工藝的統計數據進行分析：

2.1土壤電阻率范圍

根據統計數據進行分析，土壤電阻率范圍基本情況如下：100Ω·m以下約占28%，100～500Ω·m約占39%，500～1000Ω·m約占16%，1000～2000Ω·m約占12%，2000～3000Ω·m約占4%，3000Ω·m以上約占1%。特別說明，調查表中個別線路工程3000Ω·m以上土壤電阻率占比達50%。

2.2接地型式

根據統計數據進行分析，接地型式基本上采用方框加射線，情況如下：4×30約占55%，6×50約占18%，8×60約占12%，其它型式約占15%。其它型式指的是在普通方框加射線的型式上加垂直接地極。

2.3施工工藝

根據統計數據進行分析，目前接地施工主要方式還是人工明挖（約占78%），在地形和交通條件較好的地區少量采用機械明挖（約占22%）。

2.4其它方面

根據調查結果。目前，在高土壤電率地區采取的降阻方式基本上采用加裝接地模塊。

3　適合機械化施工的桿塔接地型式研究

3.1目前接地型式

3.1.1普通接地型式

（1）接地型式

目前輸電線路工程常規接地型式有如下幾種：方框接地、方框四射線、方框六射線和方框八射線。

接地引下線一般用φ12圓鋼，接地射線一般采用φ10圓鋼。調查表顯示，個別省份和地區加大圓鋼直徑，有的用到φ16圓鋼。

接地溝一般采用上寬下窄的梯形斷面溝槽。

（2）接地型式適用范圍

根據調研結果，以上各接地型式使用范圍如下：土壤電阻率500Ω·m以下采用方框接地，土壤電阻率500～1000Ω·m時采用方框四射線，土壤電阻率1000～2000Ω·m時采用方框六射線，土壤電阻率2000Ω·m以上時采用方框8射線。部分省份雷暴日較高，對接地電阻要求更嚴格，如有的要求全部控制在20Ω以內，甚至15Ω以內。

3.1.2接地模塊

目前輸電線路工程常用加阻措施是加裝接地模塊，主要是在常規方框射線接地型式的射線上加裝接地模塊。

3.2常規接地型式采用機械化施工存在的問題

3.2.1施工占地影響范圍大

目前，輸電線路工程建設過程中，征地和青賠協調難度越來越大。常規方框射線接地型式施工占地范圍較大，特別是射線較多較長時，施工占地范圍非常大，征地和青賠協調難度非常大。

3.2.2射線較長

利用定向鉆機的功能實現接地射線的敷設，鉆孔深度控制在0.6～1.0m之間，單根敷設長度滿足100m。通過注泥漿或其它方式使回牽的接地圓鋼與土壤有緊密接觸。在鉆進過程中，不產生地表冒漿。

圖1　定向鉆機工作原理圖

理論上定向鉆機可滿足單根射線長度100m，但是由于射線采用φ10圓鋼較硬，定向鉆機的鉆孔存在轉彎的情況。這樣，增加了回牽射線難度。另外，射線較長時，采用定向鉆機鉆孔的費用增加較大，經濟性較差。

3.3接地型式優化

由以上分析，從減少射線長度或免去射線方面進行接地型式的優化。本專題對各種接地型式進行了接地電阻的計算。

由于各省和地區運行單位對輸電線路接地電阻要求不同，基本上較規程要求值更嚴格。為了統一計算標準，本專題按規程要求取值。方框均按15×15m計算。

由表1計算結果知，土壤電阻率1500Ω·m以下，采用田字型八垂直接地極方案，可滿足規程要求。

3.4結論

由上節計算比較結果，得出如下結論：

（1）不同土壤電阻率推薦采用接地型式如表2所示。

（2）接地方框采用機械明挖，接地射線采用機械暗挖。

（3）當土壤電阻率較大時（2500Ω·m以上），采用機械化施工具有經濟優勢。

（4）采用機械化施工效率提高0.5～1.5倍。

4　結束語

綜上所述，現代電網建設規模及建設水平的提高，對工程建設的質量及系統運行安全穩定、經濟運行的要求越來越高，這就要求輸電線路及桿塔具有較高的防雷水平，所以桿塔接地型式的合理設計及施工提出了較高要求。上文接地型式優化上文深入分析了常規接地型式采用機械化施工存在的問題，深入研究了優化方案，以此來提高設計方案及施工方案的經濟合理性，提高電力系統的安全穩定性。

表1　田字型八垂直接地極

表2　

[1]王春杰，祝令瑜，汲勝昌，張喬根.高壓輸電線路和變電站雷電防護的現狀與發展[J].電瓷避器，2010（3）：35～46.

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1673-0038（2015）39-0257-02

2015-9-7