110kV輸電線路桿塔接地裝置分析

于正仁 朱衛(wèi)東

【摘 要】桿塔接地裝置作為110kv輸電線路的重要組成部分，是確保輸電線路運行安全的重要舉措。本文結(jié)合筆者多年實踐經(jīng)驗，介紹了輸電線路接地裝置的主要形式，重點圍繞放射性接地裝置和閉合環(huán)形接地裝置的應(yīng)用進(jìn)行探討，并提出一些個人見解，以供實踐參考。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；接地裝置；放射性；閉合環(huán)形

1.引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)各種電壓級別的配電站數(shù)量日益增加，對電站輸電線路施工質(zhì)量要求也越來越高。桿塔接地裝置是輸電線路的重要裝置之一，也是輸電線路安全運行必備的技術(shù)之一，對確保雷電流可靠流入大地，保護(hù)輸電線路設(shè)備絕緣，減少線路雷擊跳閘率和提高線路運行可靠性方面發(fā)揮著重要的作用。但輸電線路一般需要經(jīng)過地理環(huán)境比較惡劣、土壤電阻率高和土壤腐蝕性強的山區(qū)，若施工人員沒有根據(jù)桿塔所在山地的實際情況來選擇接地裝置，就可能導(dǎo)致輸電線路桿塔接地裝置無法將雷電導(dǎo)入大地，造成絕緣子損壞，嚴(yán)重威脅到線路的安全穩(wěn)定運行。因此，施工人員必須認(rèn)識到各種桿塔接地裝置的利弊，選擇適合輸電線路所在山區(qū)的裝置，以確保輸電線路的安全。

2.接地裝置形式及其應(yīng)用

根據(jù)《電力工程高壓輸電線路設(shè)計手冊》，在土壤電阻率ρ≤100Ω·m的潮濕地區(qū)，可利用鐵塔和鋼筋混凝土桿的自然接地，不必另設(shè)人工接地裝置。在100<ρ≤300Ω·m的地區(qū)，應(yīng)設(shè)立人工接地裝置，接地體埋深不宜小于0.6m。在300<ρ≤2000Ω·m的地區(qū)，一般采用水平敷設(shè)的接地裝置，接地體埋深不宜小于0.5m。在ρ>2000Ω·m的地區(qū)，可采用水平敷設(shè)的放射形接地裝置。另外，居民區(qū)和水田中的接地裝置可以采用閉合環(huán)形接地裝置。在雷季干燥時，每基桿塔的接地裝置工頻接地電阻不大于《電力工程高壓輸電線路設(shè)計手冊》規(guī)定的數(shù)值。

如果土壤電阻率超過2000Ω·m，接地電阻很難降到30Ω時，采用6～8根總長不超過500m的放射形接地體，其接地電阻不受限制?；鶐r裸露的塔位，若距塔位不遠(yuǎn)有土壤電阻率較低的地方，則盡量采用引外接地。

根據(jù)地質(zhì)條件及運行維護(hù)習(xí)慣，大部分110kV輸電線路工程主要采用水平敷設(shè)的放射形接地裝置，在一些土壤電阻率高的地區(qū)添加降阻劑或者添加接地模塊，一般僅在水田和部分居民區(qū)采用閉合環(huán)形接地裝置。

2.1 放射形接地裝置

目前，放射形接地裝置是110kV輸電線路工程的主要接地方式。

以某110kV線路A線工程為例，工程地形主要為平地和丘陵，工程部分塔位土壤電阻率如表1所示。

表1 某110kV線路A線工程土壤電阻率表 Ω·m

工程該段塔位土壤電阻率全部在300<ρ≤2000Ω·m的范圍，在該線路工程中全部采用了放射形接地裝置，接地裝置安裝后實現(xiàn)了將桿塔工頻接地電阻降至20Ω以下。。

采用放射形接地裝置的優(yōu)點在于接地性能良好，并且針對不同的土壤電阻率可以通過調(diào)節(jié)放射形圓鋼的根數(shù)以及長度來節(jié)省材料。放射形接地裝置的缺點在于接地體占地面積過大，且接地體的敷設(shè)容易受地形影響。在一些房屋密集地區(qū)，采用放射形接地裝置因為接地體過長容易影響周圍的地物，在施工時經(jīng)常受到附近居民的阻撓。而由于放射形接地裝置的接地性能與圓鋼的根數(shù)/每根長度L（m）有關(guān)，在一些土壤電阻率較高的地區(qū)，難以調(diào)節(jié)接地體（圓鋼）的長度和數(shù)量，故現(xiàn)狀仍難以解決放射形接地裝置接地體占地面積過大引起的一系列問題；在一些土壤電阻率低的地區(qū)，可以使用閉合環(huán)形接地裝置代替放射形接地裝置，以減少對周圍地物的影響。

2.2 放射形接地裝置包裹降阻劑

在110kV輸電線路工程有部分桿塔塔位土壤電阻率過高，在工程中往往采用放射形接地裝置，接地體包裹降阻劑的型式，包裹降阻劑的方式如圖1所示。

圖1 接地溝斷面圖（加降阻劑）

以某110kV線路B線為例，線路全線地形主要為高山大嶺，工程部分塔位土壤電阻率如表3所示。

表2 110kV線路B線工程土壤電阻率表 Ω·m

表2中樁號為A2、A3、A4、A5、A7、A8土壤電阻率均為ρ>3000Ω·m，這部分桿塔均采用了接地體包裹降阻劑的型式，施工時挖好接地溝后，將接地體支起距溝底50mm，然后沿接地體澆注拌好的降阻劑（接地框和射線均應(yīng)包裹降阻劑，重量按10kg/m計），將接地體覆蓋嚴(yán)實。靜置20～40min，待表面凝固之后，盡量用細(xì)土覆蓋，最后用土石料回填夯實。

在土壤電阻率過高的塔位采用接地體包裹降阻劑的型式，優(yōu)點是有效降低桿塔接地裝置的工頻接地電阻，缺點是容易腐蝕接地體本身。由于降阻劑是在接地體上包裹導(dǎo)電水泥等導(dǎo)電的混凝土，從而增加接地體散流面，進(jìn)一步降低接地電阻。目前使用的各種降阻劑在一定程度上都會腐蝕接地體，減少了接地體的壽命。目前，針對降阻劑對接地體的腐蝕從而影響防雷效果并沒有有效防止的方法，主要還是通過線路巡線人員定期檢查，必要時更換接地體來解決。

2.3 放射形接地裝置添加接地模塊

接地模塊是一種以非金屬材料為主的接地體，由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成。現(xiàn)狀接地模塊由于成本高、運輸儲存麻煩等原因而極少被應(yīng)用到220kV及以下線路工程中，更多應(yīng)用于500kV及以上線路工程。但在一些土壤電阻率較高、居民密集的地區(qū)塔使用接地模塊，可以有效減少接地體的占地面積，減少施工受到的阻力。

接地模塊可進(jìn)行垂直埋置或水平埋置，可以根據(jù)不同的土壤電阻率選擇射線的根數(shù)、長度及模塊的數(shù)量，接地網(wǎng)的接地電阻可按下式估算：R=0.6ρ/n，其中n為接地模塊的數(shù)量，ρ為土壤電阻率（Ω·m）。

埋置后，采用細(xì)粒土回填，適量加水并夯實，直至與地表齊平。

接地模塊的優(yōu)點是接地電阻穩(wěn)定、耐腐蝕性良好、能持續(xù)負(fù)載大電流、使用壽命長以及適用能力強，缺點是成本高、質(zhì)地較脆、易碎，在運輸、搬運，甚至是安裝當(dāng)中，容易發(fā)生龜裂或斷裂現(xiàn)象。目前，接地模塊220kV以下線路工程中應(yīng)用較少，但在中國其他一些相對發(fā)達(dá)的地區(qū)，接地模塊已經(jīng)被大規(guī)模使用。

2.4 閉合環(huán)形接地裝置

閉合環(huán)形接地裝置主要應(yīng)用于水田及部分房屋密集的居民區(qū)。閉合環(huán)形接地裝置是輸電線路主要的接地方式之一，主要應(yīng)用于水田及征地困難地區(qū)。

以110kV線路C線工程為例，工程地形主要為水田和丘陵，工程部分塔位土壤電阻率如表3所示。

表3 110kV線路C線工程土壤電阻率表 Ω·m

工程該段塔位全部主要位于水田內(nèi)，土壤電阻率均在500Ω·m左右，在該線路工程中均采用了閉合環(huán)形接地裝置。

采用閉合環(huán)形接地裝置，優(yōu)點是接地體占地面積小，使用材料量少，缺點是接地效果不明顯，難以應(yīng)用于土壤電阻率高的塔位。在一些居民較密集、土壤電阻率不高的區(qū)域，可以適量采用閉合環(huán)形接地裝置可以有效減少施工受到的阻力。

2.5 垂直接地裝置

垂直接地裝置主要應(yīng)用于鋼管桿及部分房屋密集的居民區(qū)。垂直接地裝置在輸電線路應(yīng)用較少，主要應(yīng)用于使用鋼管桿的輸電線路。工程地形主要為平地，工程使用桿塔全部為鋼管桿，工程全部桿塔均采用垂直接地裝置。

垂直接地接置的優(yōu)點是接地體占地面積小，土壤電阻率高的地方可以采用接地體包裹降阻劑，缺點是降阻效果不如放射形接地裝置，成本較高，應(yīng)用于鋼管桿以外桿塔時施工難度大，比較適合用于鋼管桿。

3.結(jié)論

通過探討110kv輸電線路桿塔接地裝置可知，目前許多地區(qū)均采用放射形接地裝置，對于土壤電阻率較高的山區(qū)，僅通過添加降阻劑來輔助接地是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，且放射性接地裝置具有占地面積大、受阻可能性大和危險性高等不足。因此，為更好確保輸電線路運行的安全可靠性，筆者認(rèn)為還應(yīng)合理利用接地模塊以及閉合環(huán)形接地裝置，才能綜合發(fā)揮出桿塔接地裝置的整體性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范宇.淺談110kv輸電線路桿塔接地裝置在山區(qū)的選擇[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2011年第15期

[2] 謝學(xué)飛.淺析輸電線路桿塔接地裝置的降阻技術(shù)[J].科協(xié)論壇（下半月）.2012年第12期