輸變電工程中實用型接地網連接接頭的研制

施明 李勇 李子新

摘要：為了保證接地網的接地性能，在接地網施工時，必須保證接地體之間的連接牢固可靠。現對接地體之間常采用的傳統連接方式進行了論述，針對傳統連接方式中易出現的問題，研制出一種實用型接地網連接接頭，配合使用壓接技術，可大大提高接地網施工的安全性，縮短施工周期，節約施工成本，延長接地網的使用壽命。

關鍵詞：接地網;接地體;連接接頭

0? ? 引言

接地網是輸變電工程中不可缺少的部分，其作用是為變電站、發電廠中的雷電流和故障電流提供泄流通道，降低雷擊跳閘率，還可為站內電氣設備提供公共的零電位，保證站內的電氣設備安全可靠地運行[1-2]。隨著我國電網規模的不斷擴大，高電壓等級的輸變電工程越來越多，接地短路電流和故障電流不斷增大，因此要求接地網必須具有較高的安全穩定性[3]。

目前絕大多數地區的變電站、發電廠中的接地網，常選用鍍鋅圓鋼作為接地導體，少部分地區的接地網采用扁銅、銅絞線等銅材作為接地導體。接地導體之間一般是通過機械連接、焊接連接、焊劑熔接、螺栓連接等組合在一起形成接地網[4]。但傳統連接方式易出現接頭處連接不牢固、接頭處易發生腐蝕斷裂等問題，大大降低了接地網的接地性能，同時存在施工周期長、施工費用過高、易發生火災等缺點[5]。針對傳統連接方式中存在的缺陷，本文研制出一種實用型接地網連接接頭，利用便攜式壓接鉗將接地體壓接在連接接頭內。采用該方法進行接地網施工，可保證接地體之間的連接牢固可靠，并且接地體連接處有連接接頭的保護，不易被銹蝕，大大提高了接地網的使用壽命，同時該方法操作簡單，所用工具少，安全無危險，經濟性好，適用范圍廣，具有廣闊的推廣應用前景。

1? ? 接地體之間的傳統連接方式

輸變電工程中的接地網是由一定數量的接地體連接而成的。由于接地網長期深埋在不同地質的土壤中，土壤中的酸堿物質會對接地網造成一定的化學腐蝕;此外，接地網受化學腐蝕、外力破壞、雨水沖刷等因素的影響，其接頭處易發生銹蝕、斷裂等，同時其接地電阻也將發生變化，嚴重影響其使用壽命和接地性能，對電力系統的安全穩定運行造成一定的影響。因此，在接地網施工過程中必須保證接地體連接接頭處牢固可靠。

目前接地網中接地體之間常用的連接方式有焊接連接、螺栓連接、線夾連接等，具體適用范圍及優缺點如下：

1.1? ? 焊接連接

接地體之間最常采用的連接方式是焊接連接或焊劑熔接，但在焊接過程中焊接質量受人為因素影響較大，焊接接頭的穩定可靠性較差，特別是焊接會對接地體造成一定破壞，一旦接地體的連接頭處出現焊接不牢固，接地網的腐蝕斷裂速度將大大加快，接地網的泄流性能和接地性能將受到一定影響[6]。

輸變電工程中常采用鍍鋅鋼、鋅包鋼、錫包鋼、不銹鋼等材料作為接地體，通過不同的焊接技術將接地體焊接組成接地網。目前常用接地材料的連接方式及可靠性如表1所示。

由表1可看出，接地網最常用的接地材料為鍍鋅鋼，其采用的焊接方式為電弧焊，采用該連接方式接頭的可靠性比較低，錫包鋼、鋅包鋼所采用的焊接方式也存在這個問題。

接地網的實際施工運行經驗表明，接地體之間采用焊接方式還存在以下缺陷：

（1）焊接所使用的電焊設備需要市電或發電機，受外界條件和設備的限制比較大;

（2）氣焊需要動火，在野外容易發生火災;

（3）焊劑熔接產品的成本比較高;

（4）電焊及氣焊設備比較笨重，攜帶搬移不方便;

（5）電焊和氣焊焊接工藝復雜，需要專門的特種作業持證人員才能操作;

（6）焊接處連接電阻大;

（7）采用焊接方式工作量大，施工效率低，影響施工進度。

1.2? ? 螺栓連接

若接地網中的接地體采用扁銅條，則兩個扁銅條之間的連接常采用螺栓，連接時螺栓接頭的最高允許溫度不能超過250 ℃，銅線的最小截面積應≥102 mm2，此外螺栓連接時扁銅條的接觸面還應滿足接地體的相關施工工藝要求。

1.3? ? 線夾連接

若接地網中的接地體采用的材料為銅絞線，則兩根銅絞線之間的連接常采用線夾，但該方法不能用于十字交叉連接，若要十字交叉連接，需制作專用的十字接線線夾，或組裝成接地銅排，再用螺栓將接地銅排和接地線夾連接。線夾連接方式適用范圍較窄，工藝復雜，僅適用于裸銅絞線之間的連接。

綜上所述，以上連接方法存在焊接不牢固、施工工藝復雜、適用范圍窄等缺點，在此背景下，本文研制出一種實用型接地網連接接頭，可解決以上問題。

2? ? 實用型接地網連接接頭

本文研制出一種壓接式接地網連接接頭，將鍍鋅圓鋼接地體放入連接管內對接好，然后使用便攜式壓接鉗進行接頭的壓接。根據接地網的類型不同，研制出的壓接式接地網連接接頭可分為一字型、T字型、十字型等，如圖1～3所示。

采用該方法進行接地體的連接，具有以下優點：

（1）接頭處連接牢固可靠，并且有壓接管保護接頭，接頭處不易腐蝕斷裂，可延長接地網的使用壽命;

（2）所使用的工具簡便輕便，便攜式壓接鉗重約5 kg，而電弧工具重量在60 kg以上;

（3）安全可靠，連接過程中無明火，不會發生火災，不會對施工人員造成危險;

（4）操作簡單，無需專門的特種作業人員操作，勞動強度比較低;

（5）工序簡單，可以大大縮短接地網施工周期;

（6）施工成本低，一個壓接管連接接頭的成本在幾元左右，遠遠低于電焊成本，不到電弧焊成本的10%;

（7）適用范圍廣，可應用于不同的接地體材料中，比如接地體材料為銅絞線、鋼絞線、不銹鋼等，只要配合內徑適當的壓接管連接接頭，均可采用壓接的方式，無需采用螺栓連接或焊接連接。

采用上述方法進行接地體的連接時，需要滿足以下工藝要求：

（1）連接管要有足夠的載流量，保證接地網將雷電流或故障電流泄入大地;

（2）選用的連接接頭孔徑最大為接地體外徑的1.1倍;

（3）壓接前需將連接接頭孔徑內部及接地體端部清理干凈，不能有鐵銹、雜質等;

（4）從連接接頭兩端穿入管孔內部的接地體長度必須相等并各占連接接頭的一半;

（5）連接時接頭處的溫升要小于被連接導體的溫升;

（6）接頭接續處兩端點之間的電阻應小于等于同等長度導體電阻的1.1倍;

（7）采用便攜式壓接鉗壓接時，應從連接接頭中間開始向兩端進行壓接;

（8）接頭壓接好后，應在連接接頭端部及表面涂刷防腐油漆，提高其防腐蝕性能。

此外，整個施工過程要嚴格按照接地網施工的相關工藝要求施工。

3? ? 推廣應用前景

本文所研制的實用型接地網連接接頭配合壓接技術，可解決接地體之間的連接接頭可靠性差、施工成本高、施工效率低、所用設備笨重、易出現火災等問題，并且操作簡單、經濟性好、施工費用遠低于同類接地體連接所使用的其他方法;此外，適用范圍廣，可廣泛應用于變電站接地工程、輸電線路接地工程、電纜接地工程、配網接地工程等，具有極大的推廣應用價值。該接地網連接方法在江門供電局輸變電工程中先期試點應用，在實際應用中取得良好效果后，在輸變電工程中再進行全面的推廣使用。

4? ? 結語

本文所研制的實用型接地網連接接頭，將接地體從壓接管兩端穿入連接接頭內部，并使用便攜式壓接鉗將接地體固定壓接在連接接頭內，從而實現接地體之間的可靠連接。該方法經濟性好、操作簡單、安全可靠，可大大縮短接地網的施工周期，延長接地網的使用壽命，具有極大的推廣應用價值。

[參考文獻]

[1] 王守奎，汪海濤.接地材料和連接方式的選擇[J].廣東電力，2004，17（5）：9-11.

[2] 聶京凱，鄧華，呂朝暉，等.鍍鋅鋼接地網及其釬接技術研究[J].熱加工工藝，2012，41（13）：191-194.

[3] 陳紅梅，郝鵬，李飛.1 100 kV特高壓變電站接地電極接頭質量控制和檢測[J].計量與測試技術，2018，45（4）：12-14.

[4] 侯世春，李國興，關艷玲，等.變電站土壤對接地網腐蝕性能評價方法的研究[J].東北電力技術，2017，38（10）：5-8.

[5] 王平，賈立莉，李守學，等.110 kV全戶內智能變電站接地網優化設計[J].中國電力，2018，51（3）：42-48.

[6] 馮拉俊，李新華，沈文寧，等.接地網放熱焊接的新型焊粉研制及接頭性能研究[J].焊接，2015（8）：22-26.

收稿日期：2019-11-05

作者簡介：施明（1979—），男，廣東江門人，工程師，從事電力工程項目管理工作。