特高壓直流輸電線路桿塔接地型式研究

楊浩波

內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

特高壓直流輸電線路桿塔接地型式研究

楊浩波

內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

輸電線路的跳閘原因多由雷擊引起，降低雷擊跳閘率的主要措施之一是降低桿塔接地裝置的接地電阻。為提高接地材料防腐性能、減少更換維護(hù)工作量、易于施工、減少開(kāi)挖面積、提高降阻效果、保護(hù)環(huán)境和降低全壽命周期成本，開(kāi)展接地裝置研究，因地制宜采用合適的接地材料對(duì)工程建設(shè)具有重大意義。

特高壓直流；輸電線路；新型接地；選型

前言：

對(duì)于一般高度桿塔，引起塔頂電位升高的主要因素是桿塔的接地電阻；其是影響輸電線路反擊耐雷水平的重要參數(shù)。因此要降低線路的雷擊跳閘率，主要措施就是降低桿塔的接地電阻。

1　工程概況

線路途經(jīng)內(nèi)蒙古、河北、天津、山東4個(gè)行政區(qū)，線路長(zhǎng)度為1233.7km，本工程直流線路輸送容量10000MW。地形比例為：平地58.6%，丘陵6.2%，沙漠6.8%，河網(wǎng)1.5%，一般山地21.9%，高山5.0%。

2　雷電反擊閃絡(luò)率

桿塔的工頻接地電阻在小于20Ω的條件下，線路的反擊耐雷水平大于200kA。減小桿塔的接地電阻，能使線路的反擊跳閘率顯著降低。當(dāng)桿塔接地電阻從30Ω減小到15Ω后，線路的反擊耐雷水平提了40.6%，同時(shí)線路的反擊閃絡(luò)率下降了60.6%。

3　桿塔防雷接地措施

3.1接地裝置設(shè)計(jì)

輸電線路桿塔良好的接地是確保故障電流順利泄放，且不產(chǎn)生高電位差危及設(shè)備和人身安全的重要保障。在雷擊輸電線路桿塔時(shí)，為了導(dǎo)泄雷電流入地以減小塔頂電位，提高反擊耐雷水平，對(duì)桿塔的接地電阻進(jìn)行了限制。

3.2新型接地型式應(yīng)用分析

目前國(guó)內(nèi)外主要采用的新型接地材料有如下幾種。

(1)銅覆鋼。銅覆鋼是通過(guò)連續(xù)電鍍或連續(xù)電鑄工藝，將99.9%的電解銅分子均勻覆蓋在鋼芯上，銅、芯分子緊密結(jié)合的新型復(fù)合接地材料。它的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度大，耐腐蝕性強(qiáng)，有恒定的低電阻及良好的可塑性，既有與銅相同的導(dǎo)電性能又兼有鋼材特性。

(2)不銹鋼復(fù)合材料。不銹鋼復(fù)合材料是由優(yōu)質(zhì)碳素鋼專(zhuān)用線材和特制專(zhuān)用不銹鋼管兩部分組成，用特殊的工藝和技術(shù)制造而成。外層包覆一層不銹鋼復(fù)合材料，與內(nèi)芯結(jié)合性好，安裝時(shí)可有效防止翹皮，開(kāi)裂等現(xiàn)象，而且具有很好的耐腐蝕性。

(3)石墨基柔性復(fù)合接地體。石墨具有良好導(dǎo)電性，利用其制成的石墨基柔性復(fù)合接地體具有抗腐蝕、易施工，運(yùn)輸方便、保環(huán)境等方面的特點(diǎn)。在高土壤電阻率地區(qū)，為達(dá)到更好降阻效果，需配合使用石墨布。

(4)復(fù)合防護(hù)引下線。接地引下線是整個(gè)接地裝置中最易于受腐蝕破壞的地方，在空氣與地面接觸部位，由于受不同介質(zhì)電化學(xué)影響，該處腐蝕程度往往最高。復(fù)合防護(hù)引下線將覆銅、熱浸鍍鋅、合金陽(yáng)極材料復(fù)合在鋼制引下線上，通過(guò)犧牲陽(yáng)極、保護(hù)陰極實(shí)現(xiàn)防腐功能。

(5)經(jīng)濟(jì)性比較。鍍鋅圓鋼接地體在工程中普遍采用，既作為接地引下線又作為埋地接地體。以上幾種新型接地材料中，銅覆鋼接地體一般作為埋地接地體，作為接地引下線時(shí)需做防盜處理，因此一般不作為接地引下線；不銹鋼復(fù)合材料既作為接地引下線又作為埋地接地體；石墨基柔性復(fù)合接地體既可作為接地引下線，又可作為埋地接地體；復(fù)合防護(hù)引下線一般應(yīng)用于接地引下線。(見(jiàn)表1)

土壤腐蝕性強(qiáng)，鍍鋅圓鋼更換周期短的地區(qū)，鍍鋅圓鋼的年費(fèi)用較其它新型防腐蝕材料的年費(fèi)用高；隨著土壤電阻率的降低，鍍鋅圓鋼的相對(duì)經(jīng)濟(jì)性變好。

4　接地裝置選型建議

(1)本工程每基桿塔均接地，接地裝置推薦采用接地框加水平接地射線的型式，接地體及接地引下線推薦采用熱鍍鋅Φ12圓鋼；

(2)魚(yú)塘、苗圃、綠化帶等土壤電阻率較低、不宜采用水平射線接地方式，且接地體更換難度較大的塔位，建議選用防腐性能好的銅覆鋼或不銹鋼復(fù)合材料，接地體采用方框或方框加垂直接地體的方式；對(duì)塔位地形較陡、土壤電阻率較高、埋設(shè)長(zhǎng)射線困難地區(qū)可選用石墨基柔性復(fù)合接地體；采用銅覆鋼接地的塔位，可配合采用復(fù)合防護(hù)引下線作為接地引下線材料，降低偷盜概率。實(shí)際使用過(guò)程中，需根據(jù)塔位地形、地質(zhì)、交通條件等綜合判斷，選取合適的接地裝置。

結(jié)束語(yǔ)：

根據(jù)電網(wǎng)故障分類(lèi)統(tǒng)計(jì)顯示，在超高壓交流輸電線路由于雷擊引起的跳閘占40%～70%。本文結(jié)合內(nèi)蒙古扎魯特—山東青州±800kV特高壓直流輸電線路工程設(shè)計(jì)，論述了特高壓桿塔接地型式的選擇原則和新型接地型式的應(yīng)用研究。

[1]《±800kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50790-2013

[2]《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版)，東北電力設(shè)計(jì)院

[3]《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范輸變電工程接地設(shè)計(jì)有關(guān)要求的通知》(基建設(shè)計(jì)〔2011〕222號(hào))

[4]《電氣工程接地用銅覆鋼材料技術(shù)條件》(Q/GDW 466-2010)

表1 接地材料比較表