鐵塔基礎鋼筋兼作接地極的方案探討

劉小兵

摘要：針對我國輸電線路鐵塔放射形接地裝置的剖析，通過設計思路的拓展，提出利用鐵塔板式基礎鋼筋兼作接地裝置接地極以節約接地鋼材，避免接地裝置土方二次開挖，與電網工程建設中倡導的“環境友好型、資源節約型”可持續發展理念相呼應。

關鍵詞：輸電線路；鐵塔；基礎鋼筋；接地

接地系統是維護電力系統正常運行，保障人身和設備安全，防止雷電和靜電危害等必不可少的措施。在輸電線路工程中，良好的鐵塔接地裝置是確保故障電流順利泄放，且不產生高電位差危及人身和設備安全的重要保障。眾所周知，當雷擊輸電線路鐵塔時，為了減小塔頂電位，需要通過各種技術手段對鐵塔的接地電阻進行限制以提高輸電線路反擊耐雷水平。

輸電線路鐵塔接地裝置通過鐵塔或引下線與避雷線相連，其主要作用是將直擊于輸電線路的雷電流引入大地，減少雷擊引起的停電和人身傷亡事故[1]。對于鐵塔接地裝置，沖擊接地電阻值越低，發生反擊閃絡的幾率就越小。一般認為在沖擊電流作用下，接地裝置的沖擊接地電阻低于工頻接地電阻，而沖擊接地電阻因土壤性質、沖擊電流峰值及波形及接地裝置幾何形狀等因素影響而大相徑庭。因此常以工頻電阻值作為接地設計的依據，同時考慮一定的降低裕度。在常規輸電線路設計中，如果工頻接地電阻能達到10～15Ω，設計上即被認為優良。

1 常規放射形接地裝置及其不足

鐵塔接地裝置主要由接地引下線和人工接地極組成[2]。人工接地體由水平接地體（網）和垂直接地極構成，且水平接地體（網）對降低工頻接地電阻至關重要。常規土壤電阻率低的區域，鐵塔接地通常采用四腿引下線接地方式，即采用放射形（方框+射線）接地裝置。水平接地體（網）材料主要是鍍鋅扁鋼、鍍鋅圓鋼，就接地材料本身而言最便宜。

但是，由于常規的鍍鋅扁鋼、圓鋼經過敷設環境長時間腐蝕[3]導致壽命較短，并不是“效費比”很高的接地材料；而且，水平接地體（網）敷設需要開挖接地溝槽，敷設后還需分層回填，會消耗一定程度的人力和時間，同時施工過程中會造成地表植被的破壞。

隨著輸電線路路徑走廊通道的日趨緊張，減少施工開挖和避免地表植被破壞等“環保型”技術的探討也不失為一種可行方案。

2 利用鐵塔基礎鋼筋兼作接地極（網）方案

直柱板式基礎在輸電線路鐵塔基礎設計中采用比例較大，針對此類基礎型式特點，探討研究直柱板式基礎鋼筋兼作接地極（網）可減少接地土方開挖量，具有一定的經濟效益和技術價值。

直柱板式基礎一般采用直立式主柱及鋼筋混凝土底板，比較充分的利用了基礎及其上覆土的重力作用，且自身配筋率較高；但其綜合造價較普通混凝土剛性基礎低，故此類基礎被廣泛采用。

當采用單根引線時，分流系數應為1。

經計算，絕大多數直柱板式基礎鋼筋表面積總和能滿足以上計算結果；故直柱板式基礎鋼筋兼作接地極（網）理論可行。

利用直柱板式基礎鋼筋兼作接地極（網）方式是一種節約型接地裝置。此種接地裝置較大的節約了接地鋼材，并充分利用了板式基礎開挖作業，避免了放射形接地裝置土方的二次開挖[5]，其經濟和環保效益顯著。以下幾方面特點尤為突出：

（1）使用壽命長，在30～40年內免維護，可節約大量的人力、物力和財力。

（2）有效的利用了基礎鋼筋表面積大的特點，使雷電流泄流充分，是目前常規接地方式做不到的。

（3）完全利用鐵塔基礎鋼筋即可安裝，當鐵塔的基礎施工時，可將接地裝置一并施工，因而它節省了放射形接地裝置土石方開挖量，避免了對地表植被的破壞，對于加快工程的施工速度，保證接地工程質量，提高電網的安全運行水平具有重要意義。

3 結語

本文結合輸電線路鐵塔放射形接地裝置的不足，提出利用鐵塔直柱板式基礎鋼筋兼作接地極的思路。采用后可較大的節約接地鋼材，有效的避免放射形接地裝置土方的二次開挖量和對地表植被的破壞，其經濟和環保效益顯著。文章也呼應了電網工程建設中所倡導的“環境友好型、資源節約型”[6]的可持續發展理念。

參考文獻：

[1]隋新等，試論220kV高壓輸電線路防雷接地技術，低碳技術，20952066（2016）10.

[2]熊煒，淺談接地裝置型式選擇及設計優化，低碳技術，2095-2066（2016）27.

[3]張惠珍等，接地裝置防腐蝕技術的探討，天津電力技術，2004（2）：24-26.

[4]《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）.

[5]超高壓送變電施工技術信息網第十二屆全網大會技術交流論文集.

[6]國家電網公司，關于全面開展“資源節約型、環境友好型，新技術、新材料、新工藝”試點輸電線路建設的通知，國家電網基建[2008]286號.

（作者單位：北京中電盛華電力工程設計有限公司）