基于輸電線路桿塔接地裝置新材料、新工藝研究與應用

王枝茂

國網福建省電力有限公司壽寧縣供電公司 福建壽寧 355500

接地裝置改造的基本思路和方向就是為了符合現場防雷保護的需要，這也是根本的目標。根據DL/T-620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》關于耐雷水平的要求，一般線段的桿塔也應達到進線段耐雷水平的2/3以上，因此，接地電阻值也應保持相對較低的水平。如110kV線路進線段耐雷水平應達到75kA，一般線段也應達到40kA以上。表1是根據常規的計算分析方式得出的雙地線保護線路對接地裝置的基本要求[1]。實際耐雷水平還會受到雷電波陡度、桿塔高度、絕緣水平等多種因素的影響。

由表1中數據表明，在雙地線保護的情況下，要達到較為滿意的耐雷水平，110kV線路進線段的接地電阻都應控制在5-10歐之間，一般線段也應控制在5-20歐之間，尤其是110kV線路，對接地電阻的要求更高，否則線路就很難達到基本的耐雷水平。對于單地線的輸電線路，由于架空地線的耦合系數偏小，計算表明，在同樣接地電阻情況下，其耐雷水平要低25%左右，即使確保表中的接地電阻要求，也不易滿足所需的耐雷水平。由于繞擊率偏大，運行效果則更加惡化[2]。

輸電線路桿塔接地裝置的沖擊接地電阻和沖擊系數主要與沖擊電流幅值、接地裝置的幾何尺寸及土壤電阻率有關。通過對大量的試驗數據的回歸擬合得到計算沖擊系數的經驗公式：

由公式1可導出鐵塔接地裝置的沖擊系數的擬合計算公式：

式中，ρ為土壤電阻率，單位為為幾何尺寸，單位為為沖擊電流幅值，單位為。

1 110kV韓斜Ⅰ路原接地裝置分析

1. 原接地裝置概況

110kV韓斜Ⅰ路#5塔等桿塔原接地裝置為方環八射線的水平敷設接地極。接地射線材料采用φ10普通鋼筋，接地引下線采用φ12熱鍍鋅鋼筋，各部分采用搭接雙面施焊方式相連接。每個搭接焊點及接地引下線地面以上30-50cm至地面以下100cm 左右刷涂瀝青防護。接地體埋設深度70cm。

1.2 原接地裝置（材料、工藝方面）缺點

原接地裝置（材料、工藝方面）缺點包括：耐雷性能較差；易腐蝕，使用壽命短；維護工作量大，維護成本高；材料與施工機具笨重，施工難度大；易虛焊影響質量。

2 采用新工藝、新材料對接地裝置進行改造

2.1 接地射線的分布采用延伸地線

對接地射線的分布提出要求，是出于提高雷電流的電磁耦合效果的考慮，根據雷擊閃絡的反擊理論，增加耦合系數都是提高耐雷水平的重要手段。

延伸地線的原理表現為：在兩基桿塔之間，設置一根互連的水平接地射線即形成了延伸地線，可起到良好的耦合和散流作用。其中耦合作用是這種裝置不可忽視的重要優點。相對而言，其成本也較為低廉，適宜推廣。

2.2 相鄰線路桿塔水平接地極的互連

提高接地效果除了有效增加射線長度等基本措施外，相鄰線路的桿塔接地系統互連也是一項有效手段，目前在我省現有線路中已有不同程度的運用。但是，存在互連關系混亂，不利于檢測維護的問題，為了改善整個接地系統的效能，有效的互連是十分必要的。為了改善相鄰桿塔的散流效果，一般互連應采用不少于兩根的射線。

互連桿塔的距離一般可考慮在100米以內，必要時，可延長至150米。

2.3 新材料、新工藝的優點

（1）延伸地線有效地起到了耦合作用，同時成本比較低廉。

（2）相鄰線路桿塔水平接地極的互連在一定程度上減小了接地電阻，起到了散流的作用，提升了桿塔的耐雷水平。

（3）材料自身電阻率小。相對于φ10普通鋼筋來說，LJ-70鋁絞線對地有效截面增大，土壤接觸電阻較小，有利于雷電流的分散。表3-1列舉了韓斜Ⅰ路#65、#67、#68四基桿塔敷設方式相同。

（4）耐腐蝕性好，使用壽命與檢查周期長。運行維護工作量小。

（5）采用接續管鉗壓連接，施工相對簡單省時[3]。

3 結語

本論文提出的新工藝適用于檔距較近的桿塔，有效提升了桿塔的耐雷水平。針對山區環境采用鋁絞線、接續管連接等來改造桿塔接地裝置可解決接地裝置防腐蝕難題。適用于山區輸電線路桿塔舊地網大修、改造，延長地網改造周期。