降低輸電線路鐵塔接地電阻技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘要：本文著重結(jié)合輸電線路鐵塔的運(yùn)行環(huán)境，研究分析了降低輸電線路鐵塔接地電阻的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：線路鐵塔 接地電阻 運(yùn)行現(xiàn)狀 技術(shù)措施

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用給我們的安全生產(chǎn)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。尤其作為企業(yè)重要的電力生產(chǎn)管理部門，提高供電的可靠性，確保安全生產(chǎn)是首要任務(wù)，是電力技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 線路運(yùn)行現(xiàn)狀概況分析

作為雷電災(zāi)害頻繁的供電區(qū)域，防止雷擊事故是我電力單位技術(shù)研究的主要努力方向。因此為確保供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定供電，近年來(lái)我們主要對(duì)輸電線路防雷工作進(jìn)行調(diào)研和分析。

我們重點(diǎn)針對(duì)以下環(huán)境的輸電線路進(jìn)行分析，一是線路布置在山上或跨越山谷，地形條件復(fù)雜，并容易產(chǎn)生畸變；二是線路運(yùn)行區(qū)域所處地勢(shì)高，雷電活動(dòng)相當(dāng)頻繁，易發(fā)生雷擊跳閘事故；三是桿塔所處位置地質(zhì)條件較差，土壤電阻率高，線路鐵塔接地電阻偏高；四是桿塔周圍土質(zhì)差，多屬巖石分布，導(dǎo)致鐵塔的接地極及接地引線銹蝕嚴(yán)重，甚至部分鐵塔接地極出現(xiàn)斷裂的情況等。通過(guò)對(duì)我輸電線路目前運(yùn)行現(xiàn)狀的調(diào)研和分析，重點(diǎn)研究以降低輸電線路鐵塔接地電阻的技術(shù)契機(jī)，以提高線路防雷水平為目的，從而保證輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。

例如：我們通過(guò)對(duì)上述地理環(huán)境中的輸電線路進(jìn)行調(diào)研，由于運(yùn)行環(huán)境惡劣影響，在每年的春檢線路維護(hù)檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)線路鐵塔接地問(wèn)題非常突出。一是鐵塔的接地電阻值超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，大部分鐵塔接地電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到正常運(yùn)行所要求接地電阻值。二是鐵塔接地引線銹蝕嚴(yán)重，并且部分引線由于銹蝕，導(dǎo)致斷裂等等問(wèn)題，對(duì)線路安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅，特別是在雷電等惡劣天氣情況下，很可能由于接地電阻較大、接地不良等情況造成雷電導(dǎo)通率降低，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

綜上所述，這些都對(duì)我輸電線路的安全穩(wěn)定供電構(gòu)成了極大的威脅，尤其是線路在雷擊情況下，由于鐵塔接地不好而導(dǎo)致跳閘事故的發(fā)生。因此接地技術(shù)改造是確保輸電線路安全供電首要工作。

2 線路鐵塔接地技術(shù)的應(yīng)用

為確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定供電，防止雷電災(zāi)害，提高供電可靠性，保證安全供電。我針對(duì)上述安全隱患及時(shí)進(jìn)行調(diào)研分析。一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析問(wèn)題成因；二是通過(guò)與技術(shù)專家進(jìn)行溝通和網(wǎng)上查閱資料，掌握新技術(shù)；三是結(jié)合目前我輸電線路實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀，采用新技術(shù)、新設(shè)備，降低桿塔接地電阻，提高線路防雷水平。

2.1 輸電線路鐵塔接地電阻要求。

根據(jù)對(duì)架空線路桿塔的接地電阻和型式在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》、L/T621-1997《交流電氣裝置的接地》中都提出了具體的要求。是設(shè)計(jì)、安裝和改造架空線路桿塔接地的依據(jù)。

有避雷線的線路桿塔的工頻接地電阻

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從以上數(shù)據(jù)可以看出，在多雷區(qū)，如是聯(lián)絡(luò)線路或重要線路，桿塔接地電阻最好能處理到10Ω以下，因?yàn)橹挥羞@樣才能提高線路的耐雷水平，有效地限制雷擊跳閘率，從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此降低桿塔接地，是有效提高線路耐雷水平的重要手段，同時(shí)也是最經(jīng)濟(jì)的手段。針對(duì)各變電站進(jìn)出線段的前六基桿塔接地電阻＞10Ω的桿塔，要進(jìn)行降低桿塔接地電阻改造。

2.2 通過(guò)調(diào)研與分析，我們及時(shí)采用新技術(shù)、新設(shè)備以達(dá)到降低鐵塔接地電阻的目的。

①線鐵塔接地極進(jìn)行改造，即采用目前接地極新產(chǎn)品——REX雷克石接地極，降低接地電阻。

REX“雷克石”接地極新技術(shù)的應(yīng)用是降低線路鐵塔接地電阻首要選擇。它是一種高強(qiáng)度無(wú)腐蝕性的硅酸鹽無(wú)機(jī)礦物接地模塊，是天然導(dǎo)電礦物的高壓一體成型水凝硅酸鹽，屬于水泥基質(zhì)。尤其REX雷克石ES系列接地模塊與金屬接地體相比，在同等面積的情況下降阻效果增加30%，如與銅包鋼接地棒相比，大約只需要其50%的費(fèi)用，可以節(jié)省50%的成本費(fèi)用。

主要原理如下：

一是與金屬接地電極相同，以接觸形成電子導(dǎo)電的傳導(dǎo)電流放電。它具有0.0098Ω·m低電阻率的優(yōu)良導(dǎo)電性能，通過(guò)其導(dǎo)電相材料與土壤中的金屬礦物接觸形成電子導(dǎo)電的傳導(dǎo)電流通路。

二是金屬接地電極所不具備的離子電介質(zhì)導(dǎo)電的位移電流放電，但這是大地土壤導(dǎo)電的最主要方式。接地電阻要求在10Ω以下時(shí)金屬接地電極會(huì)顯得比較困難，金屬接地電極需要量會(huì)不成比例的大量增加。而雷克石接地極自身具有很強(qiáng)的堿離子性，遇水水化產(chǎn)生大量導(dǎo)電性能極優(yōu)的堿離子電介質(zhì)，與土壤中的電介質(zhì)離子形成離子導(dǎo)電的位移電流通路，同時(shí)在潮濕的土壤長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)下會(huì)產(chǎn)生二次水化，二次水化的堿鹵產(chǎn)物堿離子，不但會(huì)強(qiáng)化其自身的強(qiáng)度及傳導(dǎo)電流的能力，還能以鐘乳石效應(yīng)的方式堿鹵化固化其周圍的土壤，不斷地強(qiáng)大其釋放電流的體積及能力，所以接地電阻要求在10Ω以下時(shí)更顯優(yōu)勢(shì)，不但如此，還會(huì)有很好的后續(xù)降阻能力。

這些都充分說(shuō)明REX雷克石接地極的兩種釋放電流的方式與大地土壤的電性完全匹配對(duì)應(yīng)，并且它自身純無(wú)機(jī)礦物材質(zhì)與土壤完全親和沒有電位差電化學(xué)腐蝕的問(wèn)題，是當(dāng)今最佳的革命性接地材料。因此輸電線路采用的REX雷克石接地極新技術(shù)符合實(shí)際環(huán)境應(yīng)用，可有效降低線路鐵塔接地電阻，提高供電可靠性。

②采用放射式接地極。對(duì)于地形開闊、不受限制的地段，采用6～8根總長(zhǎng)不超過(guò)500m的放射形接地體，呈均勻散射形，每根接地體的長(zhǎng)度見表。對(duì)于地形復(fù)雜、不便施工的桿塔，可沿巡線山路做長(zhǎng)度不大于100m的射線，同時(shí)可在放射線中間結(jié)合地形和土質(zhì)情況做放射分支線（即樹枝狀放射線），水平接地體的埋深大于0.8m。

桿塔放射形接地極每根的最大長(zhǎng)度

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③在桿塔所在地為多石少土的地段，可在巖縫中打入垂直接地極，或用炸藥爆破后做深埋接地坑，坑中用鋼絞線做接地極，針對(duì)桿塔靠近河流或池塘，可以考慮利用這些水源，布置水下或水邊接地極，布置時(shí)水下接地級(jí)時(shí)用大石塊壓住接地極，防止水流沖動(dòng)接地極。

④采用水平放射線和深埋接地體四周施加GPF-94高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑，其電阻率ρ=0.35Ω·m，吸水性較好，膠質(zhì)價(jià)高，粘度大，不易隨山水流失，能很好防腐保護(hù)鋼接地體。

施加降阻劑進(jìn)行降阻，實(shí)踐證明，在水平接地體周圍施加高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑，對(duì)降低桿塔的接地電阻效果明顯。GPF—94高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑具有較低的電阻率，加水后有較大的膨脹倍數(shù)(3～5倍)，施加在接地體周圍相當(dāng)于增大了接地體的有效截面，消除了接地體與周圍土壤的接觸電阻；具有較強(qiáng)的吸水性和保水性以及隨時(shí)間推移不斷向土壤中滲透和擴(kuò)散，降低了接地體周圍的土壤電阻率， 因而具有較好的降阻性能，特別是對(duì)山區(qū)、高土壤電阻率地區(qū)以及干旱地區(qū)的降阻效果最為明顯。具體使用方法如圖所示。

⑤增大接地引線截面面積，由原40x4改為60x6，提高泄流水平。

⑥接地引線采用新技術(shù)，在接地引線與地面接觸部位用水泥做保護(hù)傘，防止接地引線氧化銹蝕，導(dǎo)致斷裂。

通過(guò)對(duì)鐵塔接地引線扁鐵銹蝕的問(wèn)題研究分析，接地扁鐵入土?xí)r，在地面表層與接地扁鐵接觸處最易銹蝕，因?yàn)榈孛姹韺犹幍慕拥乇忤F易受潮且暴露在外，與空氣中的氧氣接觸，接地扁鐵在富氧和潮濕的條件下，極易銹蝕。超出地面部分的接地扁鐵雖然也與空氣中的氧氣接觸，但其受潮情況明顯優(yōu)于地面表層處，所以這部分接地扁鐵銹蝕程度不是很嚴(yán)重。埋入土中部分，土里潮濕情況嚴(yán)重，但該部位缺氧，所以此部分銹蝕程度也不是很嚴(yán)重。

對(duì)此我們?cè)谶M(jìn)行接地改造時(shí)，給地面表層處的接地線做一個(gè)小型的保護(hù)帽，接地線保護(hù)帽應(yīng)凸出地面表層適當(dāng)高度，且要深入土里適當(dāng)深度，不需要做的太大，以能起到保護(hù)作用為好，使該部位接地扁鐵既與潮濕土壤隔絕，又與空氣中的氧氣隔絕。這樣便有效地解決了該部位接地扁鐵的銹蝕問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上也就是解決了接地扁鐵的銹蝕問(wèn)題。該方法簡(jiǎn)單、易行且效果好。一方面可以延長(zhǎng)接地線維護(hù)周期；另一方面節(jié)約成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

⑦針對(duì)土質(zhì)差的問(wèn)題，采取土壤培植法，在接地極四周回填接地良好的黃土，確保接地效果。

3 技術(shù)應(yīng)用成效

我們通過(guò)對(duì)一些不良環(huán)境下輸電線路的線路鐵塔接地進(jìn)行技術(shù)改造成效分析。線路鐵塔接地系統(tǒng)運(yùn)行良好，各塔點(diǎn)接地裝置達(dá)到技術(shù)改造的目的，接地電阻均保持在正常運(yùn)行規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)雷雨季節(jié)線路安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。具體如下：

①接地改造前后接電阻值對(duì)比，各鐵塔接地電阻均降低至2Ω以下，效果明顯，并且經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行，測(cè)試接地電阻均未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。②接地引線防銹效果明顯，通過(guò)水泥隔離法新技術(shù)應(yīng)用，各鐵塔接地引線未發(fā)現(xiàn)銹蝕跡象。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，降低輸電線路鐵塔接地電阻技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)踐運(yùn)行，技術(shù)改造成效明顯，達(dá)到降低線路鐵塔接地電阻目的，對(duì)提高供電可靠性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和保證安全供電做出貢獻(xiàn)。