壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)在輸電線路接地工程中的應(yīng)用研究

彭露葦　魏建民　李偉

輸電線路桿塔接地是當(dāng)前輸電線路防雷最基本的保障技術(shù)，根據(jù)當(dāng)前輸電線路桿塔接地降阻技術(shù)需求，本文研究了一種新型輸電線路接地降阻技術(shù)，即壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)。首先，介紹該技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)組成和降阻技術(shù)原理，其次，以實際工程為依托，論證了該接地降阻技術(shù)在接地降阻、結(jié)構(gòu)施工、經(jīng)濟(jì)成本等方面具有的優(yōu)勢和效果。以期為類似工程應(yīng)用提供參考。

壓力注漿;輸電線路;接地降阻;工程應(yīng)用

近幾年，我國電網(wǎng)建設(shè)無論在建設(shè)規(guī)模，還是在建設(shè)密度上都有了很大提高，并且輸電線路的規(guī)劃與建設(shè)逐漸朝著大容量長距離方向發(fā)展。由于我國各地區(qū)地形、地質(zhì)等環(huán)境復(fù)雜，因此在進(jìn)行輸電線路建設(shè)過程中不可避免的會穿過城鎮(zhèn)、農(nóng)村、農(nóng)田、山區(qū)、平原等各種區(qū)域，所以在輸電線路規(guī)劃建設(shè)過程中，對于輸電線路安全的考慮顯得格外重要。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國輸電線路出現(xiàn)的事故有大約50%-70%是由雷擊因素引起的，尤其在雷雨天氣多發(fā)的山區(qū)，雷擊因素導(dǎo)致的輸電線路事故可高達(dá)80%，這無疑給我國輸電網(wǎng)絡(luò)的安全運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)，并且在人口密集地區(qū)，一般其輸電線路桿塔也越密集，而且遇到高壓線路時，其電壓等級較高，會使得高壓輸電桿入地故障電流比較大，所以在高壓輸電桿塔附近出現(xiàn)的安全問題變得更加突出。每年因高壓電線受到雷擊，造成的傷亡事故屢見不鮮。

輸電線路桿塔接地是當(dāng)前輸電線路防雷的最基本保障技術(shù)，選擇合適的接地技術(shù)能夠有效減少輸電線路受到雷擊等外界干擾時發(fā)生跳閘的事故。當(dāng)前，已經(jīng)存在一些被廣泛使用的輸電線桿塔接地降阻技術(shù)，但大部分接地降阻都存在著效率低、技術(shù)造價高、施工不便等問題。因此，本文從輸電線桿塔接地降阻技術(shù)實際需求出發(fā)，設(shè)計出一種新型接地降阻技術(shù)材料一壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)，并分析其在輸電線路接地工程中的實際應(yīng)用效果，因此其具有重要工程價值。

1線路接地降阻技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前在線路接地領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的接地降阻技術(shù)主要包括增大接地網(wǎng)面積降組技術(shù)、外引線接地降阻技術(shù)，深井接地降阻技術(shù)以及降阻劑降阻技術(shù)。

在一個水平的接地網(wǎng)中，其接地電阻可按照公式（1）進(jìn)行估算：

式中：P——表示接地工程中所接地土壤的電阻率;

A——表示接地網(wǎng)的面積。

根據(jù)公式（1）可知，對于一個接地施工，當(dāng)接地的土壤電阻率確定時，要想使整體的接地電阻變小，只能采取增大接地網(wǎng)面積的方法。當(dāng)然這也要求土壤電阻率比較低，如果土壤的電阻率較高的話，要想將接地電阻控制在一定范圍內(nèi)，那么需要擴(kuò)大的接地面積將成倍增加，這無疑會帶來較大的經(jīng)濟(jì)成本。所以采用增大接地網(wǎng)面積的接地電阻接觸更適合于土壤電阻率較低的情況，當(dāng)接地土壤的電阻率較高時，顯然這一技術(shù)不夠經(jīng)濟(jì)合理。

外引線接地降阻其基本原理是，使用幾根線將主要部分的接地網(wǎng)引出并且連接電阻率相對較低地區(qū)的接地網(wǎng)，使其形成并聯(lián)接地網(wǎng)系統(tǒng)，來達(dá)到降組接地目的。采用外引線接地降阻技術(shù)要注意：所引出的連接線是具有工頻阻抗的，這種情況需要引出更多的連接線來實現(xiàn)輔助接地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分流。與前面所提到的增大接地網(wǎng)面積的降阻技術(shù)有所不同，外引線接地降阻技術(shù)更加適合土壤電阻率較高的情況，并且土壤電阻越高，這種降阻方式的效果也越明顯。使用這種接地降阻方式能夠有效減少接觸電壓以及接地網(wǎng)的跨步電壓等參數(shù)值。

深井接地降阻技術(shù)是比較適用于垂直接地的一種特殊的接地降阻形式，這種降阻技術(shù)通常使用降阻劑或者一些自身電阻率比較低的物質(zhì)來作為填充材料。深井接地降阻在接地形式上大致可以分為常規(guī)深井、深水井以及深井爆破等三種常用接地形式。在這三種接地形式中，常規(guī)形式的深井接地降阻比較適用于接地土壤電阻率較低或中等的條件，或者在接地土壤結(jié)構(gòu)層中，下層土壤的電阻率遠(yuǎn)小于上層土壤。而當(dāng)選用的電極長度一樣時，使用深水井接地降阻，其降阻效果要好于常規(guī)型深井接地降阻。深井接地降阻是借助于改變結(jié)構(gòu)附近地下水的分布情況，增大結(jié)構(gòu)周圍土壤的水分來降低接地地區(qū)土壤的電阻率，所以這種方法不適合較為干旱的地區(qū)。

在我國電網(wǎng)行業(yè)中，使用降阻劑進(jìn)行接地降阻已經(jīng)具有超過40多年的歷史，并且由于其具有適用范圍廣，并且施工相對方便的特點，被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)的接地方案中。采用降阻劑降阻其基本原理是通過在土壤中加入降阻劑，有效的改善并保持建設(shè)土壤的導(dǎo)電性能，降低建設(shè)土壤的電阻率，間接擴(kuò)大電力系統(tǒng)的有效接地截面，從而使接地電阻得到降低。通常來說，實際施工中會將降阻劑摻加在施工的接地體周圍，加入的降阻劑，一方面能夠降低接地電阻，同時還能發(fā)揮對接地土的防腐作用。降阻劑更適用于使用在土壤電阻率較大的中小型接地設(shè)備和裝置中，常用的比如中小型變電所以及線路桿塔。它對于規(guī)模較大的接地網(wǎng)效果并不明顯，由于規(guī)模較大的接地網(wǎng)具有屏蔽作用，但是針對這種情況，仍可以使用降阻劑來改善調(diào)節(jié)接地電阻的穩(wěn)定性。

2壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)

2.1 壓力注漿復(fù)合型降阻裝置結(jié)構(gòu)

本文提出一種新型壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)，其接地網(wǎng)利用了較為傳統(tǒng)的方框射線型結(jié)構(gòu)模式，其結(jié)構(gòu)布置圖如圖1，在每一個外引射線的頂端與方框頂點相距L的距離處，根據(jù)電阻率分布情況以及相關(guān)的決定要求設(shè)置一個深度不同的垂直接地極。每一個垂直接地極的設(shè)置都是利用壓力注漿接地方法來設(shè)置，同時利用Hi-c CPC導(dǎo)電劑對接地極附近進(jìn)行注漿壓力回填。借助于填充、擠壓接地地區(qū)巖土的裂縫來實現(xiàn)增大散流的效果。

2.2壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)原理

使用壓力注漿復(fù)合降阻技術(shù)進(jìn)行接地降阻的原理主要包含兩方面：一是借助于在每一個射線頂端所設(shè)置的注漿接地極的降阻特性，使整個降阻結(jié)構(gòu)大體上構(gòu)成一個以結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為中心的電阻較低的散流通路，這種結(jié)構(gòu)布置，類似于一個擴(kuò)散的樹根形接地，它等效于增大了接地網(wǎng)面積;二是使用Hi-c CPC導(dǎo)電劑進(jìn)行注漿壓力回填，這種Hi-c CPC導(dǎo)電劑具有較低的電阻率，同時也具有與其他降阻劑類似的吸水性和保水性，所以當(dāng)它擴(kuò)散滲入到周圍的土壤中，能夠有效的降低周圍土壤的電阻率，使結(jié)構(gòu)附近形成低電阻區(qū)。

3工程應(yīng)用實例及效果分析

在常樂電廠750送出工程中，其28號桿塔位于平原區(qū)域，該平原區(qū)域土壤層厚度較大，土壤電阻率較高，經(jīng)測試其土壤電阻率見表1。

在調(diào)查過程中，對該桿塔接地電阻進(jìn)行了測試，測定該部分接地電阻阻值為23.15?，而本次施工過程中實測其阻值為19.84?。然后根據(jù)該地區(qū)土壤電阻率以及所采用的接地網(wǎng)射線長度，按照公式（2）估算其理論接地電阻為18.77?，其估算結(jié)果與實測值相差不大，但考慮到土壤層次以及分布的不均勻性，此次接地設(shè)計，根據(jù)實測值19.84?進(jìn)行計算。

式中：R——表示接地電阻，?;P——表示土壤電阻率，?·m;L——表示接地體長度，m;h——表示接地體埋設(shè)深度，m;d——表示接地體等效直徑，m;A——表示水平接地極的形狀系數(shù)。

本桿塔接地降阻完全按照壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)進(jìn)行設(shè)計施工，并全面采取機(jī)械化施工方案，施工過程中使用了山地鉆機(jī)、行走平臺系統(tǒng)、氣動注漿泵等機(jī)械化設(shè)備，不僅提高了施工效率，同時也保證了本桿塔接地降阻施工質(zhì)量。采用壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)對28號桿塔進(jìn)行接地降阻后，其接地電阻為8.7?，已經(jīng)達(dá)到了接地電阻R≤10.?要求，所以壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)在降阻方面具有較好效果。與此同時，通過對這一實際工程施工過程以及建設(shè)好的整體效果進(jìn)行評價，采用壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)建立的接地網(wǎng)，在改善電阻區(qū)域方面要遠(yuǎn)大于其他幾種單一的接地降阻技術(shù)。同時采用這種技術(shù)設(shè)置的接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式簡單，占用空間面積較小，不受地勢地形限制，也減少了培青和征地等方面的經(jīng)濟(jì)成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)語

接地降阻技術(shù)作為當(dāng)前輸電線路防雷事故的重要保障，其常用的接地降阻技術(shù)包括增大接地網(wǎng)面積降組技術(shù)、外引線接地降阻技術(shù)，深井接地降阻技術(shù)以及降阻劑降阻技術(shù)等四大類，這些接地降阻技術(shù)在一定條件下能夠滿足線路降阻需求，但同時也存在著效率低、技術(shù)造價高、施工不便等問題。基于此，本文提出一種新型壓力注漿復(fù)合型降阻技術(shù)，這一接地降阻技術(shù)明顯改善了傳統(tǒng)接地降阻技術(shù)存在的問題，并且通過實際工程應(yīng)用，其在接地降阻、裝置結(jié)構(gòu)施工、經(jīng)濟(jì)成本等方面具有明顯的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 于洋，安韻竹，劉興華，等.桿塔接地網(wǎng)接地模塊降阻效率與影響因素研究[J].電力工程技術(shù)，2018，37（6）：92-96.

[2] 李景祿，李衛(wèi)國，唐忠.輸電線路桿塔接地及其降阻措施[J].電瓷避雷器，2003（3）：40-43.

[3] 楊超.輸電線路桿塔接地網(wǎng)降阻劑接地特性及優(yōu)化研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2019.

[4] 段曉平.送電線路桿塔接地及降阻分析[J].云南電力技術(shù)，2011，39（1）：65+67.

[5]唐榕，陳宏偉.幾種降阻措施在復(fù)合接地網(wǎng)中的應(yīng)用[J].貴州電力技術(shù)，2015，18（11）：89-92.

（State?Grid?Gansu?Construction Company，Lanzhou Gans? 730050）

Transmission line tower grounding is the most basic protection technology of current transmission line lightning protection. According to the current transmission line tower grounding resistance reduction technology requirements， this paper studies a new type of transmission line grounding resistance reduction technology， namely pressure grouting composite resistance reduction technology. Firstly， the structure of the device and the principle of resistance reduction technology are introduced. Secondly， based on the actual project， the advantages and effects of the grounding resistance reduction technology in the aspects of grounding resistance reduction， structure construction and economic cost are demonstrated. In order to provide reference for similar engineering application.

pressure grouting; transmission line; ground resistance reduction; engineering application