輸電線路桿塔接地體連接方式改進探討

摘 要：桿塔接地裝置的正常運行是輸電線路安全可靠運行的重要保證，但在其運行過程中，接地體由于受外力破壞或電化學腐蝕等因素影響，容易發生損傷和斷裂故障。基于此，對桿塔接地裝置失效原因進行了分析，提出了接地體采用液壓連接方式替代傳統的焊接連接方式的建議，以提高接地體在運行中的抗腐蝕能力，延長接地體使用壽命。

關鍵詞：輸電線路;接地裝置;液壓連接

0 引言

桿塔接地裝置是輸電線路中的重要組成部分，在常規運維周期下，輸電線路桿塔接地體5～10年就需進行維修改造。在接地體維修和改造過程中，從開挖出的失效接地引下線、接地體來看，其失效形式主要為桿塔接地引下線和接地體嚴重腐蝕，腐蝕部位主要集中于焊接接頭及接頭兩端30～50 cm，實際腐蝕部位長度為60～100 cm，此段腐蝕特別嚴重，如圖1所示。一般傳統的接地體焊接處防腐措施是在焊接接頭和接頭兩端30～50 cm范圍內涂環氧富鋅漆，而傳統的接地體連接方式（焊接）及使用材質是造成腐蝕的主要原因，因此，亟需針對現有接地連接方式進行分析，并提出相應的改善對策，以提高桿塔接地網穩定性，延長檢修周期，保證電網的安全運行。

1 輸電線路桿塔接地裝置失效原因分析

（1）焊接造成接地圓鋼鍍鋅層表面燒損，降低了接地體防腐蝕性能。采用常規接頭搭接焊方法，焊縫長度一般為8～10 cm，在焊接過程中，由于焊接時溫度較高，導致與圓鋼搭焊附近的鍍鋅層燒損，燒損長度一般為15～30 cm。即使焊接后涂刷環氧富鋅漆再進行接地體的敷設，接地裝置使用壽命也不會超過10年。

（2）土壤腐蝕接地體。土壤腐蝕的影響因素有土壤透氣性、含水量、濕度、電阻率、溶解離子的種類和數量、pH值、氧化還原電位、有機質以及微生物等。土壤與其他腐蝕介質相比，具有多相性、不流動性、不均勻性、時間季節性和地域性等諸多特點，并且由于土壤中微生物和有機質等的存在并參與反應，進一步加劇了土壤腐蝕的復雜性，在接地體長期運行過程中，土壤化學腐蝕、電化學腐蝕以及細菌（微生物）腐蝕等都會不斷蠶食接地體。

2 輸電線路桿塔接地體連接方式的改進

為了提高接地體在運行中的抗腐蝕能力，延長接地體使用壽命，可采取的措施有：（1）改善接地體周圍土壤環境;（2）加粗接地體并采取防腐措施;（3）采用耐腐蝕的導電新材料作為接地體;（4）改進接地體連接方式，以壓接方式替代傳統焊接方式。

本文主要討論采用液壓連接方式替代傳統焊接方式，以提高接地體連接部分的耐腐蝕性能。

2.1? ? 接地體連接方式的發展

2005年以前的相關規范只規定了接地體采用焊接連接這一種方式，但2005年以后的規范增加了接地體可采用壓接連接的方式，規范規定：當圓鋼采用液壓連接時，接續管的壁厚不得小于3 mm，對接長度不得小于圓鋼直徑的20倍，搭接長度不得小于圓鋼直徑的10倍，接地用圓鋼如采用液壓方式連接，其接續管的型號與規格應與所壓鋼筋相匹配。

規范已允許接地體采用液壓方式連接，并規定了接續管的壁厚和長度要求，但由于推廣不足以及相應接續管產品（直通、三通管）尚無相應廠家批量生產，所以在設計、施工時期，輸電線路接地體連接方式絕大部分仍然采用焊接方式。但是現場焊接存在運輸困難、接地體不易平直敷設等問題，若采用氣焊方式需要氧氣瓶、乙炔瓶等，采用電焊時需要發電機、電焊機、電纜盤、油桶等設備，作業設備多，運輸量大，操作復雜，易燒損焊接處接地體表面，安全風險大等。而液壓連接方式具有施工設備少、體積小、重量輕、操作簡單、對接地體無破壞、安全風險小等優點，所以接地體采用液壓連接方式值得推廣。

2.2? ? 液壓連接方式分析

采用液壓連接方式的關鍵在于連接套管的選擇和現場壓接操作。本文以直徑14 mm的鍍鋅圓鋼作為接地體，對液壓連接方式進行分析。

2.2.1? ? 連接套管的選擇

直徑14 mm鍍鋅圓鋼截面積：

S=πr2=3.14×72=153.86 mm2

按照規程規定，接續套管的壁厚不得小于3 mm，當金屬套管壁厚為3 mm時，則套管直徑為14.5+（3×2）=20.5 mm，半徑為20.5/2=10.25 mm。如將圓鋼母線壓接緊密，則近似的接地母線截面積為：S=πr2=3.14×10.252=329.90 mm2 ，是圓鋼截面積的2.14倍。

按照不小于圓鋼直徑的20倍選取接續套管長度，套管長度為14×20=280 mm。推薦套管型號選擇？準20 mm×300 mm，套管材質選用鐵素體不銹鋼1Cr13、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti或銅鋅合金（黃銅）較好。因為這三種材料都有良好的導電性能以及優良的防腐性能，硬度適中，便于接頭壓力鉗操作。

2.2.2? ? 液壓連接方法

（1）直通管壓接。事先在鋼管中間劃印，第一模壓于鋼管中間，然后由中間分別向兩側管口壓接，壓接時壓模合攏后應停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖2所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂，其作用一是封口，防止套管接頭處內部浸水和氧化;二是擠壓面防腐。

（2）T型管壓接。按順序由T型管管根處分別向三個管口壓接，壓接時壓模合攏后應停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖3所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂。

（3）壓后尺寸允許偏差參考國家現行標準《輸變電工程架空導線及地線液壓壓接工藝規程》（DL/T 5285—2013）。壓接管壓后對邊距尺寸的最大允許值為S=0.866×0.993D+0.2 mm;飛邊、毛刺及表面未超過允許的損傷，應銼平并用0#砂紙磨光;彎曲度不得大于2%，有明顯彎曲時應校直;校直后的接續鋼管如有裂紋，應割斷重接。檢驗合格后及時噴涂改性漆進行防腐。

2.3? ? 實際應用及效果

湖北某500 kV線路的桿塔接地改造中采用液壓連接方式對鍍鋅圓鋼接地體進行連接，現場壓接的T型三通套管如圖4所示。壓接好的接地體經過實測，接地電阻滿足要求。實際應用證明該連接方式在施工中具有輕便、靈活、操作方便等特點。此方法解決了由于焊接造成的接地圓鋼鍍鋅層表面燒損問題，提升了接地體連接點的耐腐蝕性能。

3 結語

輸電線路遭受雷擊導致跳閘的事故時有發生，其中一部分原因是由于反擊引起的跳閘事故，要想最大限度降低反擊跳閘率，必須保證雷電流順利經過接地裝置進行釋放。對于輸電線路投運時間較長、運行環境較差的桿塔接地體需進行開挖檢查，對不合格的、腐蝕嚴重的接地裝置及時進行改造施工。

2005年后的線路施工及驗收規范己接受并增加了接地體液壓連接方式，但受限于宣貫力度不足以及相應接續管產品（直通、三通管）尚無相應廠家批量生產，所以應加大宣貫力度，在設計和施工時優先考慮接地體采用液壓連接方式。

接地體采用液壓連接方式優于焊接連接方式，接地體采用液壓連接方式使得輸電線路接地網可以在各種復雜環境下實施修護，其連接方式輕便、靈活、操作方便，減少了現場工器具，尤其是較重的發電機和電焊機;壓接套管時對接地體沒有加熱過程，不會燒損接地體及防腐保護層（鍍鋅或不銹鋼金屬），避免接地體在改造過程中二次受傷。接地體采用液壓連接方式，對于提高桿塔接地網穩定性，延長檢修周期及保證電網的安全運行具有重要意義。

收稿日期：2019-12-30

作者簡介：張暉（1985—），男，湖北咸寧人，工程師，從事輸電線路設計及研究工作。