基于輸電線路桿塔接地裝置新材料、新工藝研究與應(yīng)用

王枝茂

國網(wǎng)福建省電力有限公司壽寧縣供電公司 福建壽寧 355500

接地裝置改造的基本思路和方向就是為了符合現(xiàn)場防雷保護(hù)的需要，這也是根本的目標(biāo)。根據(jù)DL/T-620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》關(guān)于耐雷水平的要求，一般線段的桿塔也應(yīng)達(dá)到進(jìn)線段耐雷水平的2/3以上，因此，接地電阻值也應(yīng)保持相對較低的水平。如110kV線路進(jìn)線段耐雷水平應(yīng)達(dá)到75kA，一般線段也應(yīng)達(dá)到40kA以上。表1是根據(jù)常規(guī)的計算分析方式得出的雙地線保護(hù)線路對接地裝置的基本要求[1]。實(shí)際耐雷水平還會受到雷電波陡度、桿塔高度、絕緣水平等多種因素的影響。

由表1中數(shù)據(jù)表明，在雙地線保護(hù)的情況下，要達(dá)到較為滿意的耐雷水平，110kV線路進(jìn)線段的接地電阻都應(yīng)控制在5-10歐之間，一般線段也應(yīng)控制在5-20歐之間，尤其是110kV線路，對接地電阻的要求更高，否則線路就很難達(dá)到基本的耐雷水平。對于單地線的輸電線路，由于架空地線的耦合系數(shù)偏小，計算表明，在同樣接地電阻情況下，其耐雷水平要低25%左右，即使確保表中的接地電阻要求，也不易滿足所需的耐雷水平。由于繞擊率偏大，運(yùn)行效果則更加惡化[2]。

輸電線路桿塔接地裝置的沖擊接地電阻和沖擊系數(shù)主要與沖擊電流幅值、接地裝置的幾何尺寸及土壤電阻率有關(guān)。通過對大量的試驗數(shù)據(jù)的回歸擬合得到計算沖擊系數(shù)的經(jīng)驗公式：

由公式1可導(dǎo)出鐵塔接地裝置的沖擊系數(shù)的擬合計算公式：

式中，ρ為土壤電阻率，單位為為幾何尺寸，單位為為沖擊電流幅值，單位為。

1 110kV韓斜Ⅰ路原接地裝置分析

1. 原接地裝置概況

110kV韓斜Ⅰ路#5塔等桿塔原接地裝置為方環(huán)八射線的水平敷設(shè)接地極。接地射線材料采用φ10普通鋼筋，接地引下線采用φ12熱鍍鋅鋼筋，各部分采用搭接雙面施焊方式相連接。每個搭接焊點(diǎn)及接地引下線地面以上30-50cm至地面以下100cm 左右刷涂瀝青防護(hù)。接地體埋設(shè)深度70cm。

1.2 原接地裝置（材料、工藝方面）缺點(diǎn)

原接地裝置（材料、工藝方面）缺點(diǎn)包括：耐雷性能較差；易腐蝕，使用壽命短；維護(hù)工作量大，維護(hù)成本高；材料與施工機(jī)具笨重，施工難度大；易虛焊影響質(zhì)量。

2 采用新工藝、新材料對接地裝置進(jìn)行改造

2.1 接地射線的分布采用延伸地線

對接地射線的分布提出要求，是出于提高雷電流的電磁耦合效果的考慮，根據(jù)雷擊閃絡(luò)的反擊理論，增加耦合系數(shù)都是提高耐雷水平的重要手段。

延伸地線的原理表現(xiàn)為：在兩基桿塔之間，設(shè)置一根互連的水平接地射線即形成了延伸地線，可起到良好的耦合和散流作用。其中耦合作用是這種裝置不可忽視的重要優(yōu)點(diǎn)。相對而言，其成本也較為低廉，適宜推廣。

2.2 相鄰線路桿塔水平接地極的互連

提高接地效果除了有效增加射線長度等基本措施外，相鄰線路的桿塔接地系統(tǒng)互連也是一項有效手段，目前在我省現(xiàn)有線路中已有不同程度的運(yùn)用。但是，存在互連關(guān)系混亂，不利于檢測維護(hù)的問題，為了改善整個接地系統(tǒng)的效能，有效的互連是十分必要的。為了改善相鄰桿塔的散流效果，一般互連應(yīng)采用不少于兩根的射線。

互連桿塔的距離一般可考慮在100米以內(nèi)，必要時，可延長至150米。

2.3 新材料、新工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）延伸地線有效地起到了耦合作用，同時成本比較低廉。

（2）相鄰線路桿塔水平接地極的互連在一定程度上減小了接地電阻，起到了散流的作用，提升了桿塔的耐雷水平。

（3）材料自身電阻率小。相對于φ10普通鋼筋來說，LJ-70鋁絞線對地有效截面增大，土壤接觸電阻較小，有利于雷電流的分散。表3-1列舉了韓斜Ⅰ路#65、#67、#68四基桿塔敷設(shè)方式相同。

（4）耐腐蝕性好，使用壽命與檢查周期長。運(yùn)行維護(hù)工作量小。

（5）采用接續(xù)管鉗壓連接，施工相對簡單省時[3]。

3 結(jié)語

本論文提出的新工藝適用于檔距較近的桿塔，有效提升了桿塔的耐雷水平。針對山區(qū)環(huán)境采用鋁絞線、接續(xù)管連接等來改造桿塔接地裝置可解決接地裝置防腐蝕難題。適用于山區(qū)輸電線路桿塔舊地網(wǎng)大修、改造，延長地網(wǎng)改造周期。