鐵塔基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極的方案探討

劉小兵

摘要：針對我國輸電線路鐵塔放射形接地裝置的剖析，通過設(shè)計思路的拓展，提出利用鐵塔板式基礎(chǔ)鋼筋兼作接地裝置接地極以節(jié)約接地鋼材，避免接地裝置土方二次開挖，與電網(wǎng)工程建設(shè)中倡導的“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”可持續(xù)發(fā)展理念相呼應(yīng)。

關(guān)鍵詞：輸電線路；鐵塔；基礎(chǔ)鋼筋；接地

接地系統(tǒng)是維護電力系統(tǒng)正常運行，保障人身和設(shè)備安全，防止雷電和靜電危害等必不可少的措施。在輸電線路工程中，良好的鐵塔接地裝置是確保故障電流順利泄放，且不產(chǎn)生高電位差危及人身和設(shè)備安全的重要保障。眾所周知，當雷擊輸電線路鐵塔時，為了減小塔頂電位，需要通過各種技術(shù)手段對鐵塔的接地電阻進行限制以提高輸電線路反擊耐雷水平。

輸電線路鐵塔接地裝置通過鐵塔或引下線與避雷線相連，其主要作用是將直擊于輸電線路的雷電流引入大地，減少雷擊引起的停電和人身傷亡事故[1]。對于鐵塔接地裝置，沖擊接地電阻值越低，發(fā)生反擊閃絡(luò)的幾率就越小。一般認為在沖擊電流作用下，接地裝置的沖擊接地電阻低于工頻接地電阻，而沖擊接地電阻因土壤性質(zhì)、沖擊電流峰值及波形及接地裝置幾何形狀等因素影響而大相徑庭。因此常以工頻電阻值作為接地設(shè)計的依據(jù)，同時考慮一定的降低裕度。在常規(guī)輸電線路設(shè)計中，如果工頻接地電阻能達到10～15Ω，設(shè)計上即被認為優(yōu)良。

1 常規(guī)放射形接地裝置及其不足

鐵塔接地裝置主要由接地引下線和人工接地極組成[2]。人工接地體由水平接地體（網(wǎng)）和垂直接地極構(gòu)成，且水平接地體（網(wǎng)）對降低工頻接地電阻至關(guān)重要。常規(guī)土壤電阻率低的區(qū)域，鐵塔接地通常采用四腿引下線接地方式，即采用放射形（方框+射線）接地裝置。水平接地體（網(wǎng)）材料主要是鍍鋅扁鋼、鍍鋅圓鋼，就接地材料本身而言最便宜。

但是，由于常規(guī)的鍍鋅扁鋼、圓鋼經(jīng)過敷設(shè)環(huán)境長時間腐蝕[3]導致壽命較短，并不是“效費比”很高的接地材料；而且，水平接地體（網(wǎng)）敷設(shè)需要開挖接地溝槽，敷設(shè)后還需分層回填，會消耗一定程度的人力和時間，同時施工過程中會造成地表植被的破壞。

隨著輸電線路路徑走廊通道的日趨緊張，減少施工開挖和避免地表植被破壞等“環(huán)保型”技術(shù)的探討也不失為一種可行方案。

2 利用鐵塔基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極（網(wǎng)）方案

直柱板式基礎(chǔ)在輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計中采用比例較大，針對此類基礎(chǔ)型式特點，探討研究直柱板式基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極（網(wǎng)）可減少接地土方開挖量，具有一定的經(jīng)濟效益和技術(shù)價值。

直柱板式基礎(chǔ)一般采用直立式主柱及鋼筋混凝土底板，比較充分的利用了基礎(chǔ)及其上覆土的重力作用，且自身配筋率較高；但其綜合造價較普通混凝土剛性基礎(chǔ)低，故此類基礎(chǔ)被廣泛采用。

當采用單根引線時，分流系數(shù)應(yīng)為1。

經(jīng)計算，絕大多數(shù)直柱板式基礎(chǔ)鋼筋表面積總和能滿足以上計算結(jié)果；故直柱板式基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極（網(wǎng)）理論可行。

利用直柱板式基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極（網(wǎng)）方式是一種節(jié)約型接地裝置。此種接地裝置較大的節(jié)約了接地鋼材，并充分利用了板式基礎(chǔ)開挖作業(yè)，避免了放射形接地裝置土方的二次開挖[5]，其經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著。以下幾方面特點尤為突出：

（1）使用壽命長，在30～40年內(nèi)免維護，可節(jié)約大量的人力、物力和財力。

（2）有效的利用了基礎(chǔ)鋼筋表面積大的特點，使雷電流泄流充分，是目前常規(guī)接地方式做不到的。

（3）完全利用鐵塔基礎(chǔ)鋼筋即可安裝，當鐵塔的基礎(chǔ)施工時，可將接地裝置一并施工，因而它節(jié)省了放射形接地裝置土石方開挖量，避免了對地表植被的破壞，對于加快工程的施工速度，保證接地工程質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全運行水平具有重要意義。

3 結(jié)語

本文結(jié)合輸電線路鐵塔放射形接地裝置的不足，提出利用鐵塔直柱板式基礎(chǔ)鋼筋兼作接地極的思路。采用后可較大的節(jié)約接地鋼材，有效的避免放射形接地裝置土方的二次開挖量和對地表植被的破壞，其經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著。文章也呼應(yīng)了電網(wǎng)工程建設(shè)中所倡導的“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”[6]的可持續(xù)發(fā)展理念。

參考文獻：

[1]隋新等，試論220kV高壓輸電線路防雷接地技術(shù)，低碳技術(shù)，20952066（2016）10.

[2]熊煒，淺談接地裝置型式選擇及設(shè)計優(yōu)化，低碳技術(shù)，2095-2066（2016）27.

[3]張惠珍等，接地裝置防腐蝕技術(shù)的探討，天津電力技術(shù)，2004（2）：24-26.

[4]《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）.

[5]超高壓送變電施工技術(shù)信息網(wǎng)第十二屆全網(wǎng)大會技術(shù)交流論文集.

[6]國家電網(wǎng)公司，關(guān)于全面開展“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型，新技術(shù)、新材料、新工藝”試點輸電線路建設(shè)的通知，國家電網(wǎng)基建[2008]286號.

（作者單位：北京中電盛華電力工程設(shè)計有限公司）