500kV架空輸電線路桿塔接地電阻整治技術(shù)

于江 辛崇

摘要：輸電系統(tǒng)作為整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，必須保證輸電線路的可靠運(yùn)行，保證供電正常。在架空輸電線路中，需要采取有效措施降低桿塔接地電阻，以減少雷擊造成的線路損壞，減少雷擊造成的跳閘。在本文中，首先要分析輸電線路桿塔接地電阻超標(biāo)的原因，同時(shí)提出降低桿塔接地電阻的改進(jìn)技術(shù)，為提高抗雷能力水平提供具體標(biāo)準(zhǔn)，確保架空線路和輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;桿塔;接地電阻

引言

接地裝置是輸電線路防雷的主要措施之一，各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到桿塔的抗雷能力水平和整條線路的安全運(yùn)行。為此，需要高度重視輸電鐵塔的接地工作，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等各環(huán)節(jié)的監(jiān)管，積極引進(jìn)接地模塊、陰極保護(hù)等新技術(shù)、新材料、新工藝、新裝置。在控制成本的前提下保護(hù)接地。通過各部門、各單位的共同努力，確保接地裝置的使用效率，為架空輸電線路的安全運(yùn)行貢獻(xiàn)力量。

一、桿塔接地電阻高的原因分析

1.1 影響土壤阻力的因素

土壤阻力高主要是由自然環(huán)境土壤的成分決定的，土壤阻力的大小主要由土壤成分、含水量、溫度和土壤壓縮性（壓力）決定。在砂質(zhì)粘土中，當(dāng)水分由水變?yōu)楸鶗r(shí)，電阻率從0急劇上升，當(dāng)溫度再次下降時(shí)，土壤電阻率顯著增加。相反，當(dāng)從0上升時(shí)，電阻率穩(wěn)定下降，砂質(zhì)土在砂層中的單孔比粘土大，但孔的總數(shù)不如粘土大，而且粘土的滲透性差，不易流水。由于鹽水化合物的沉積，土壤電阻率低，在大氣壓的情況下，當(dāng)土壤含水量和溫度恒定時(shí)，當(dāng)大氣壓增加10倍時(shí)，電阻率下降到原來的65%。例如北方凍土的土壤電阻范圍為50015000·m。同時(shí)，土壤電阻率的大小還與土壤的含水量有關(guān)，向南10m以上斜盤土壤電阻率為4000·m，10m以下土壤電阻率逐漸降低，地下水滲入土壤高達(dá)900·m。

1.2 地理區(qū)域限制

由于自然環(huán)境惡劣，一些特殊地區(qū)土壤電阻高，導(dǎo)致接地電阻值增大。例如陜西黃土區(qū)，由于終年缺水，土壤保水性能較差，所以土壤電導(dǎo)率低，土壤阻力高，東北地區(qū)凍土土溫低，承重構(gòu)件鋪設(shè)時(shí)不易深挖，承重構(gòu)件不能深埋，土壤阻力高，南部的一些山區(qū)多為巖石，土壤少，而且大部分都是雷電多發(fā)區(qū)域，很難優(yōu)化接地。

1.3 缺乏定期維護(hù)

大多數(shù)桿塔接地方式主要有兩種：自然接地體接地和人工接地體接地。自然接地主要是指掛架本身接地的塔桿，人工接地是指架設(shè)接地導(dǎo)體，人工放置接地件進(jìn)行接地。對(duì)于這兩種接地形式，長期的雨水（酸性）侵蝕和陽光都會(huì)腐蝕地表以上的塔架或人工接地體。對(duì)于放置在地平面下的接觸件，一些特殊區(qū)域鋪設(shè)困難，鋪設(shè)深度不足，同時(shí)土壤中含有一些鹽分，酸雨滲入形成電離電路，加速了其發(fā)生腐蝕。由于柱、塔都在山頂，所以腐蝕發(fā)生后表面以上的腐蝕很難發(fā)現(xiàn)，所以軌道檢查的檢查周期比較長。因?yàn)榈叵虏糠衷诘叵拢挥猩钔诓拍芘袛嗍欠癖桓g。一般情況下，三步接地電阻法只能發(fā)現(xiàn)整個(gè)接地系統(tǒng)的問題，難度較大。

二、500kV輸電線路桿塔接地電阻創(chuàng)新技術(shù)

2.1 做好鐵塔接地設(shè)計(jì)

（1） 在線路可行性研究、初步設(shè)計(jì)選線階段，設(shè)計(jì)單位的水文氣象專家必須到軌道所在區(qū)域的氣象站（站）調(diào)查軌道沿線雷電活動(dòng)，調(diào)查雷電情況。在周邊運(yùn)輸電力線路中選擇一條線路，避開雷電，合理確定路線規(guī)劃。 （2）在線路施工圖的最后勘測(cè)定位階段，勘測(cè)員要逐個(gè)測(cè)量塔基的土壤電阻，為塔接地裝置的合理設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。線路電工應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)最大運(yùn)行模式下的接地短路電流計(jì)算設(shè)計(jì)，根據(jù)土壤電阻數(shù)據(jù)仔細(xì)檢查接地效果和接地裝置的穩(wěn)定性，確定最合適的接地方式。

（2）如果運(yùn)行線路接地電阻檢測(cè)結(jié)果超標(biāo)50%，且塔架接地網(wǎng)明顯異常（如斷梁、被盜等），原則上應(yīng)在規(guī)定時(shí)間2個(gè)月內(nèi)完成改造。其余的，可將符合條件的柱塔地上網(wǎng)絡(luò)結(jié)合修復(fù)工程，在明年雷雨季節(jié)前（一般為4-9月）完成重建，修復(fù)工程將相應(yīng)申報(bào)重建。當(dāng)接地電阻超標(biāo)時(shí)，天氣條件發(fā)生變化，在惡劣條件下作業(yè)時(shí)，防銹性能進(jìn)一步延長。

2.2 建筑材料計(jì)算

新增梁部分的水平接地電阻計(jì)算如下：材料：主引線、框架加強(qiáng)筋、接地模塊、1.5m縱向鋼釬焊。工具：電阻振動(dòng)器、電焊機(jī)、發(fā)電機(jī)、鐵鍬、蘑菇、杠桿、扳手、斧頭、鐵鑿等。主要引線材料可分為：1、12mm直徑鍍鋅圓鋼（適用于土壤阻力低的柱和塔）可能的）。2、 直徑12mm鍍鋅圓鋼（適用于土壤腐蝕率高的柱塔），3、 6*60鍍鋅扁鋼。 （適用于土壤阻力低的柱塔）。

2.3 施工方法

測(cè)量并記錄原始接地電阻值。 在距塔基1m處圍繞塔基挖4個(gè)溝（圍護(hù)大小以塔基實(shí)際調(diào)整為準(zhǔn)），開挖20m長的溝（在圖紙中按要求） 根據(jù)地基類型在兩端有溝渠的情況下，溝渠的寬度為0.5 m，深度為0.8 m。 挖溝后，在每個(gè)挖出的溝內(nèi)水平放置兩根地線。新弦的尾部應(yīng)彎曲并插入地面以防止其上升。 將兩根地線間隔5m用鐵棒連接，電焊牢固，間隔垂直向下鉆1.5m長的鐵樁，鐵棒由直徑20mm的鋼筋制成。 焊接時(shí)，焊接長度應(yīng)在0.12m以上，焊接部位應(yīng)進(jìn)行防銹處理。 將接地模塊焊接到每個(gè)接地棒的末端。 回填：完成上述工作后，用土蓋住溝渠，待填土高出地面至少10cm時(shí)踩踏。 測(cè)量并記錄新地線的電阻。 若有施工溝渠，應(yīng)在溝渠兩側(cè)挖防洪溝，防止雨水被沖走。 各基礎(chǔ)塔應(yīng)做好施工記錄，記錄施工日期、施工細(xì)節(jié)、改造阻力值。

2.4接地體的安裝與放置

鋪設(shè)接地體時(shí)，要求埋入深度至少為0.6m，為減小周圍接地體之間的屏蔽效應(yīng)，水平接地體之間的距離應(yīng)至少為5m，垂直接地體之間的距離應(yīng)至少為5m，超過身長的兩倍。選擇接地體材料時(shí)要求的最低規(guī)格為：直徑至少8mm的圓鋼，截面至少48mm2，厚度至少4mm的扁鋼，角鋼。 4mm以上，鋼管壁厚3mm以上。

2.5外部接地

對(duì)于巖石地基，如果周圍有低阻土部分，可將地線接到低阻土部分，同時(shí)適當(dāng)使用降阻劑，外梁長度一般在60m以內(nèi)。

2.6 土壤變化

對(duì)于高阻土壤和巖石區(qū)，可以擴(kuò)大地溝面積，在地溝周圍墊上低阻土，保持低阻土與接地體充分接觸。

結(jié)束語

接地裝置對(duì)500kV架空輸電線路的安全起著重要作用。電力工作者的最終目標(biāo)是保證接地裝置選擇和安裝的合理性和效率，合理控制桿塔接地電阻，內(nèi)部提高線路的抗雷能力，防止雷擊引起的過電壓，保證供電正常。

參考文獻(xiàn)

[1]葉大偉.送電線路桿塔接地系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[2]張成功.基于PSCAD的輸電線路防雷仿真研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2016.