關(guān)于石墨接地在輸電線路中的研究與應(yīng)用

申潔　吳瑞春　吳瑞文

摘 要：雷擊是危及輸電線路安全可靠運(yùn)行的主要因素，深入研究輸電線路的耐雷水平對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要的意義。通過(guò)降低線路桿塔接地電阻是提高桿塔耐雷水平的基礎(chǔ)和有效手段。文章介紹以石墨為原材料制作的新型接地體在輸電線路防雷接地的研究應(yīng)用。該材料較其他接地材料更為經(jīng)濟(jì)有效，極具推廣運(yùn)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：輸電線路；接地電阻；石墨接地；節(jié)能減排

引言

輸電線路桿塔接地對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。由于桿塔接地不良而發(fā)生的雷害事故所占線路故障率的比例相當(dāng)高，降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平、減少線路雷擊跳閘率的主要措施。浙江電力試驗(yàn)研究所提出的新杭220kV線路21年雷擊跳閘率變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：“改善接地是最有效的防雷改進(jìn)措施”。國(guó)網(wǎng)公司《架空輸電線路管理規(guī)范（試行）》對(duì)220kV架空輸電線路雷擊跳閘率的管理目標(biāo)是小于0.315次/百公里·年。

1 防雷接地體現(xiàn)狀

通過(guò)調(diào)研及相關(guān)單位提供的依據(jù)表明，目前我國(guó)防雷接地體被廣泛推廣應(yīng)用的是鍍鋅鋼鐵類制品，占市場(chǎng)的99.7%以上。而鍍鋅鋼鐵制品不耐腐蝕、易生銹、使接地電阻升高導(dǎo)致雷電事故，使用壽命短（5年左右），更新改造頻繁，浪費(fèi)材料、土地、經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重，且生產(chǎn)接地體消耗還會(huì)排放有毒廢液，污染環(huán)境，耗能高。另外，目前我國(guó)在用鋼鐵防雷接地體約一億基，每年因腐蝕、生銹導(dǎo)致失效報(bào)廢的約4000萬(wàn)基，更新這些失效接地體需要費(fèi)用600多億元，征用土地18萬(wàn)畝，少產(chǎn)糧食1.08億斤；消耗鍍鋅鋼材75萬(wàn)噸，鹽酸、硝酸類金屬鈍化液4.5萬(wàn)噸，液化氣22.5萬(wàn)立方米，電37.5萬(wàn)度；排放有毒廢液、廢氣3萬(wàn)噸。還每年造成全國(guó)雷電事故數(shù)萬(wàn)起，輕則停電、使用戶停工停產(chǎn)，重則設(shè)備損壞、人員傷亡，直接和間接經(jīng)濟(jì)損失巨大，影響了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。

2 新型石墨接地體

目前的研究表明，以石墨為原材料制作的新型石墨導(dǎo)電板材和電纜屬于一種新型非金屬導(dǎo)電材料體，該導(dǎo)電體呈惰性，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，在常溫條件下不受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑及電偶腐蝕，不生銹，電阻穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年，且免維護(hù)更新改造工程，易加工成型，產(chǎn)品無(wú)需鈍化和防腐工藝，安全可靠，可廣泛在酸性、堿性土壤和高電阻、低電阻土壤以及海灘、濕地、熱帶地區(qū)、寒冷地區(qū)使用，并不受環(huán)境氣候條件的限制。且節(jié)能減排、環(huán)保、節(jié)約材料、經(jīng)費(fèi)、土地，該品無(wú)回收利用價(jià)值，可有效解決目前我國(guó)金屬防雷接地極體易被盜的問(wèn)題，該新型產(chǎn)品可以作為一種長(zhǎng)效綠色經(jīng)濟(jì)型防雷接地電極使用。

表1為各種材料接地體的比較：通過(guò)表1分析可知：（1）鍍鋅圓鋼、銅包鋼和石墨接地極三種材料的接地裝置而言，鍍鋅圓鋼屬普通金屬材料，一次性投資相對(duì)較低，銅包鋼和石墨接地極作為新材料，材料費(fèi)用相對(duì)較高；（2）銅包鋼和石墨接地極由于較耐腐蝕，在維護(hù)費(fèi)和檢修費(fèi)用上相對(duì)較低，特別是石墨接地極接地裝置，由于在自然界中基本無(wú)腐蝕，在總投資上是鍍鋅圓鋼三分之一，是銅包鋼的二分之一。（3）石墨接地體材料質(zhì)量較輕，在山地基礎(chǔ)中使用可減少人力運(yùn)輸費(fèi)用。因此采用石墨接地極在接地裝置投資上有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

以臺(tái)州臨仙線線路接地為例：該線路多在山地，且山形較高，接地電阻較為復(fù)雜，地形條件為丘陵地形，地表面易風(fēng)化黃砂石，局部巖石地形，土壤電阻率在1000Ω/m左右；故在該線路中選擇了3基桿塔選用石墨接地體。

試驗(yàn)方法：（1）挖接地體埋設(shè)溝：環(huán)鐵塔四周挖8×8m的接地體方框埋設(shè)溝，在沿東南、東北、西北三個(gè)方向分別挖一個(gè)20m接地體輻射線埋設(shè)溝，輻射線溝引出點(diǎn)與其對(duì)用的接地體方框相連，溝深0.4m。

（2）敷設(shè)石墨接地體：按溝的路徑布置石墨接地體，連接部分需搭接，搭接用導(dǎo)電石墨線捆扎搭接，搭接長(zhǎng)度為15-20cm。

（3）埋設(shè)：清除溝底的雜草、碎石并把石墨接地體置于溝底部，回填首先接地體周圍埋設(shè)一層較為好的土壤（山上取表面風(fēng)化形成的土壤）并夯實(shí)，然會(huì)回填土夯實(shí)。

（4）測(cè)量數(shù)據(jù)：把ZC29B-1型接地電阻測(cè)試儀的測(cè)試線，用鑷子固定在石墨接地體引上線上，并測(cè)量數(shù)據(jù)。最后用固定螺栓固定在鐵塔角鋼上。

試驗(yàn)結(jié)論：接地電阻均符合電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)合格。

通過(guò)上面的安裝、試驗(yàn)過(guò)程可知，石墨接地體施工安裝便捷，采用搭接無(wú)需焊接，且挖接地溝長(zhǎng)度和深度都不大，相比其他接地體的敷設(shè)有明顯優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究石墨接地體作為防雷接地電極在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，符合我國(guó)節(jié)能、減排、環(huán)保、高產(chǎn)能的工業(yè)發(fā)展政策，與我國(guó)人多地少、資源匱乏的國(guó)情和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展戰(zhàn)略相符合，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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