基于全過程機械化施工——桿塔接地型式設計專題

李鋼梁

（福建永福工程顧問有限公司　福州　350108）

基于全過程機械化施工——桿塔接地型式設計專題

李鋼梁

（福建永福工程顧問有限公司福州350108）

隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展，電網(wǎng)建設規(guī)模逐漸擴大，建設難度越來越高，輸電線路接地設計及施工面臨著較高要求。輸電線路接地工作直接關(guān)系到電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，桿塔接地型式合理設計及施工具有重要的意義。本文立足于現(xiàn)有機械設備及全過程機械化施工要求，重點研究了適合于機械化施工的接地型式，指出接地型式采用機械化施工存在的問題并提出有效的優(yōu)化方式，以此來滿足線路全過程機械化施工要求，提高工程建設質(zhì)量、效率，為相關(guān)設計及施工提供參考依據(jù)。

桿塔接地型；調(diào)研結(jié)果；機械化施工；輸電線路

1　前言

1.1研究背景

長期以來，線路接地工程施工人工投入大，施工機械研發(fā)和投入不足，缺乏高效率、專用化的施工機械。作業(yè)人員勞動強度大、效率低、施工周期長，且施工方式未能充分考慮環(huán)境保護的要求。

隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，電網(wǎng)建設人力資源成本大幅度提高，特別是一線施工人員缺少，工資持續(xù)增高。而且，輸電線路建設過程中，征地及青苗賠償問題越來越突出，工程建設協(xié)調(diào)難度越來越大。因此，對輸電線路接地設計和施工提出了更高的要求。

1.2研究目的及意義

從現(xiàn)有的輸電線路接地施工作業(yè)模式來看，機械化程度較低的環(huán)節(jié)在于接地溝槽開挖及射線敷設工程。接地溝槽仍采用人工明挖方式，對植被破壞嚴重，未考慮環(huán)境保護的要求，征地及青苗賠償問題也越來越突出，工程建設協(xié)調(diào)難度越來越大，且人工明挖作業(yè)人員勞動強度大、效率低、施工周期長。

為了減少對植被的破壞，更好的保護環(huán)境。同時，為了降低征地和青苗賠償協(xié)調(diào)難度，降低作業(yè)人員強度，提高效率，減少施工周期，進行全過程機械化施工接地型式研究是非常必要的。

堅強智能電網(wǎng)對工程建設質(zhì)量和工期提出了更高要求，創(chuàng)新設計理念和方法，滿足線路全過程機械化施工要求，降低人工投入和作業(yè)風險，有利于進一步提升工程建設質(zhì)量、效率，提升經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

1.3研究內(nèi)容

本研究立足于現(xiàn)有的機械設備和全過程機械化施工要求，重點研究了適合于機械化施工的接地型式，主要研究內(nèi)容包括：

（1）調(diào)研各地區(qū)土壤電阻率、接地型式及施工工藝，通過統(tǒng)計分析，得出土壤電阻率分布情況、常用接地型式及施工工藝現(xiàn)狀。

（2）分析目前常用接地型式采用機械化施工存在的問題。

（3）針對目前常用接地型式進行優(yōu)化，以適于機械化施工。

（4）對典型的接地型式采用人工和機械化施工進行經(jīng)濟性比較，提出采用機械化施工的接地型式選擇的指導性原則。

2　接地調(diào)研成果

3月份，我們收集全國25個省（區(qū)）的近300份調(diào)查表。主要調(diào)查線路工程土壤電阻率分布范圍、接地型式、接地施工工藝等。并對調(diào)查數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計（詳見附見），下面就土壤電阻率范圍、接地型式和接地施工工藝的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析：

2.1土壤電阻率范圍

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，土壤電阻率范圍基本情況如下：100Ω·m以下約占28%，100～500Ω·m約占39%，500～1000Ω·m約占16%，1000～2000Ω·m約占12%，2000～3000Ω·m約占4%，3000Ω·m以上約占1%。特別說明，調(diào)查表中個別線路工程3000Ω·m以上土壤電阻率占比達50%。

2.2接地型式

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，接地型式基本上采用方框加射線，情況如下：4×30約占55%，6×50約占18%，8×60約占12%，其它型式約占15%。其它型式指的是在普通方框加射線的型式上加垂直接地極。

2.3施工工藝

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，目前接地施工主要方式還是人工明挖（約占78%），在地形和交通條件較好的地區(qū)少量采用機械明挖（約占22%）。

2.4其它方面

根據(jù)調(diào)查結(jié)果。目前，在高土壤電率地區(qū)采取的降阻方式基本上采用加裝接地模塊。

3　適合機械化施工的桿塔接地型式研究

3.1目前接地型式

3.1.1普通接地型式

（1）接地型式

目前輸電線路工程常規(guī)接地型式有如下幾種：方框接地、方框四射線、方框六射線和方框八射線。

接地引下線一般用φ12圓鋼，接地射線一般采用φ10圓鋼。調(diào)查表顯示，個別省份和地區(qū)加大圓鋼直徑，有的用到φ16圓鋼。

接地溝一般采用上寬下窄的梯形斷面溝槽。

（2）接地型式適用范圍

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，以上各接地型式使用范圍如下：土壤電阻率500Ω·m以下采用方框接地，土壤電阻率500～1000Ω·m時采用方框四射線，土壤電阻率1000～2000Ω·m時采用方框六射線，土壤電阻率2000Ω·m以上時采用方框8射線。部分省份雷暴日較高，對接地電阻要求更嚴格，如有的要求全部控制在20Ω以內(nèi)，甚至15Ω以內(nèi)。

3.1.2接地模塊

目前輸電線路工程常用加阻措施是加裝接地模塊，主要是在常規(guī)方框射線接地型式的射線上加裝接地模塊。

3.2常規(guī)接地型式采用機械化施工存在的問題

3.2.1施工占地影響范圍大

目前，輸電線路工程建設過程中，征地和青賠協(xié)調(diào)難度越來越大。常規(guī)方框射線接地型式施工占地范圍較大，特別是射線較多較長時，施工占地范圍非常大，征地和青賠協(xié)調(diào)難度非常大。

3.2.2射線較長

利用定向鉆機的功能實現(xiàn)接地射線的敷設，鉆孔深度控制在0.6～1.0m之間，單根敷設長度滿足100m。通過注泥漿或其它方式使回牽的接地圓鋼與土壤有緊密接觸。在鉆進過程中，不產(chǎn)生地表冒漿。

圖1　定向鉆機工作原理圖

理論上定向鉆機可滿足單根射線長度100m，但是由于射線采用φ10圓鋼較硬，定向鉆機的鉆孔存在轉(zhuǎn)彎的情況。這樣，增加了回牽射線難度。另外，射線較長時，采用定向鉆機鉆孔的費用增加較大，經(jīng)濟性較差。

3.3接地型式優(yōu)化

由以上分析，從減少射線長度或免去射線方面進行接地型式的優(yōu)化。本專題對各種接地型式進行了接地電阻的計算。

由于各省和地區(qū)運行單位對輸電線路接地電阻要求不同，基本上較規(guī)程要求值更嚴格。為了統(tǒng)一計算標準，本專題按規(guī)程要求取值。方框均按15×15m計算。

由表1計算結(jié)果知，土壤電阻率1500Ω·m以下，采用田字型八垂直接地極方案，可滿足規(guī)程要求。

3.4結(jié)論

由上節(jié)計算比較結(jié)果，得出如下結(jié)論：

（1）不同土壤電阻率推薦采用接地型式如表2所示。

（2）接地方框采用機械明挖，接地射線采用機械暗挖。

（3）當土壤電阻率較大時（2500Ω·m以上），采用機械化施工具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

（4）采用機械化施工效率提高0.5～1.5倍。

4　結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代電網(wǎng)建設規(guī)模及建設水平的提高，對工程建設的質(zhì)量及系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的要求越來越高，這就要求輸電線路及桿塔具有較高的防雷水平，所以桿塔接地型式的合理設計及施工提出了較高要求。上文接地型式優(yōu)化上文深入分析了常規(guī)接地型式采用機械化施工存在的問題，深入研究了優(yōu)化方案，以此來提高設計方案及施工方案的經(jīng)濟合理性，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

表1　田字型八垂直接地極

表2　

[1]王春杰，祝令瑜，汲勝昌，張喬根.高壓輸電線路和變電站雷電防護的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電瓷避器，2010（3）：35～46.

[2]張輝.淺析電力工程輸電線路施工技術(shù)[J].中國電力教育，2011（06）：13～14.

[3]邱繼強.探討電力工程輸電線路的施工技術(shù)[J].科技資訊，2011（33）：14～16.

[4]李錦龍.有關(guān)輸電線路桿塔基礎施工方案探討[J].中小企業(yè)管理與科技（上刊），2011（01）：09～11.

TM862

A

1673-0038（2015）39-0257-02

2015-9-7