輸電線路桿塔接地體連接方式改進探討

摘 要：桿塔接地裝置的正常運行是輸電線路安全可靠運行的重要保證，但在其運行過程中，接地體由于受外力破壞或電化學(xué)腐蝕等因素影響，容易發(fā)生損傷和斷裂故障?；诖耍瑢U塔接地裝置失效原因進行了分析，提出了接地體采用液壓連接方式替代傳統(tǒng)的焊接連接方式的建議，以提高接地體在運行中的抗腐蝕能力，延長接地體使用壽命。

關(guān)鍵詞：輸電線路;接地裝置;液壓連接

0 引言

桿塔接地裝置是輸電線路中的重要組成部分，在常規(guī)運維周期下，輸電線路桿塔接地體5～10年就需進行維修改造。在接地體維修和改造過程中，從開挖出的失效接地引下線、接地體來看，其失效形式主要為桿塔接地引下線和接地體嚴(yán)重腐蝕，腐蝕部位主要集中于焊接接頭及接頭兩端30～50 cm，實際腐蝕部位長度為60～100 cm，此段腐蝕特別嚴(yán)重，如圖1所示。一般傳統(tǒng)的接地體焊接處防腐措施是在焊接接頭和接頭兩端30～50 cm范圍內(nèi)涂環(huán)氧富鋅漆，而傳統(tǒng)的接地體連接方式（焊接）及使用材質(zhì)是造成腐蝕的主要原因，因此，亟需針對現(xiàn)有接地連接方式進行分析，并提出相應(yīng)的改善對策，以提高桿塔接地網(wǎng)穩(wěn)定性，延長檢修周期，保證電網(wǎng)的安全運行。

1 輸電線路桿塔接地裝置失效原因分析

（1）焊接造成接地圓鋼鍍鋅層表面燒損，降低了接地體防腐蝕性能。采用常規(guī)接頭搭接焊方法，焊縫長度一般為8～10 cm，在焊接過程中，由于焊接時溫度較高，導(dǎo)致與圓鋼搭焊附近的鍍鋅層燒損，燒損長度一般為15～30 cm。即使焊接后涂刷環(huán)氧富鋅漆再進行接地體的敷設(shè)，接地裝置使用壽命也不會超過10年。

（2）土壤腐蝕接地體。土壤腐蝕的影響因素有土壤透氣性、含水量、濕度、電阻率、溶解離子的種類和數(shù)量、pH值、氧化還原電位、有機質(zhì)以及微生物等。土壤與其他腐蝕介質(zhì)相比，具有多相性、不流動性、不均勻性、時間季節(jié)性和地域性等諸多特點，并且由于土壤中微生物和有機質(zhì)等的存在并參與反應(yīng)，進一步加劇了土壤腐蝕的復(fù)雜性，在接地體長期運行過程中，土壤化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕以及細(xì)菌（微生物）腐蝕等都會不斷蠶食接地體。

2 輸電線路桿塔接地體連接方式的改進

為了提高接地體在運行中的抗腐蝕能力，延長接地體使用壽命，可采取的措施有：（1）改善接地體周圍土壤環(huán)境;（2）加粗接地體并采取防腐措施;（3）采用耐腐蝕的導(dǎo)電新材料作為接地體;（4）改進接地體連接方式，以壓接方式替代傳統(tǒng)焊接方式。

本文主要討論采用液壓連接方式替代傳統(tǒng)焊接方式，以提高接地體連接部分的耐腐蝕性能。

2.1? ? 接地體連接方式的發(fā)展

2005年以前的相關(guān)規(guī)范只規(guī)定了接地體采用焊接連接這一種方式，但2005年以后的規(guī)范增加了接地體可采用壓接連接的方式，規(guī)范規(guī)定：當(dāng)圓鋼采用液壓連接時，接續(xù)管的壁厚不得小于3 mm，對接長度不得小于圓鋼直徑的20倍，搭接長度不得小于圓鋼直徑的10倍，接地用圓鋼如采用液壓方式連接，其接續(xù)管的型號與規(guī)格應(yīng)與所壓鋼筋相匹配。

規(guī)范已允許接地體采用液壓方式連接，并規(guī)定了接續(xù)管的壁厚和長度要求，但由于推廣不足以及相應(yīng)接續(xù)管產(chǎn)品（直通、三通管）尚無相應(yīng)廠家批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計、施工時期，輸電線路接地體連接方式絕大部分仍然采用焊接方式。但是現(xiàn)場焊接存在運輸困難、接地體不易平直敷設(shè)等問題，若采用氣焊方式需要氧氣瓶、乙炔瓶等，采用電焊時需要發(fā)電機、電焊機、電纜盤、油桶等設(shè)備，作業(yè)設(shè)備多，運輸量大，操作復(fù)雜，易燒損焊接處接地體表面，安全風(fēng)險大等。而液壓連接方式具有施工設(shè)備少、體積小、重量輕、操作簡單、對接地體無破壞、安全風(fēng)險小等優(yōu)點，所以接地體采用液壓連接方式值得推廣。

2.2? ? 液壓連接方式分析

采用液壓連接方式的關(guān)鍵在于連接套管的選擇和現(xiàn)場壓接操作。本文以直徑14 mm的鍍鋅圓鋼作為接地體，對液壓連接方式進行分析。

2.2.1? ? 連接套管的選擇

直徑14 mm鍍鋅圓鋼截面積：

S=πr2=3.14×72=153.86 mm2

按照規(guī)程規(guī)定，接續(xù)套管的壁厚不得小于3 mm，當(dāng)金屬套管壁厚為3 mm時，則套管直徑為14.5+（3×2）=20.5 mm，半徑為20.5/2=10.25 mm。如將圓鋼母線壓接緊密，則近似的接地母線截面積為：S=πr2=3.14×10.252=329.90 mm2 ，是圓鋼截面積的2.14倍。

按照不小于圓鋼直徑的20倍選取接續(xù)套管長度，套管長度為14×20=280 mm。推薦套管型號選擇？準(zhǔn)20 mm×300 mm，套管材質(zhì)選用鐵素體不銹鋼1Cr13、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti或銅鋅合金（黃銅）較好。因為這三種材料都有良好的導(dǎo)電性能以及優(yōu)良的防腐性能，硬度適中，便于接頭壓力鉗操作。

2.2.2? ? 液壓連接方法

（1）直通管壓接。事先在鋼管中間劃印，第一模壓于鋼管中間，然后由中間分別向兩側(cè)管口壓接，壓接時壓模合攏后應(yīng)停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應(yīng)首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖2所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂，其作用一是封口，防止套管接頭處內(nèi)部浸水和氧化;二是擠壓面防腐。

（2）T型管壓接。按順序由T型管管根處分別向三個管口壓接，壓接時壓模合攏后應(yīng)停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應(yīng)首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖3所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂。

（3）壓后尺寸允許偏差參考國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《輸變電工程架空導(dǎo)線及地線液壓壓接工藝規(guī)程》（DL/T 5285—2013）。壓接管壓后對邊距尺寸的最大允許值為S=0.866×0.993D+0.2 mm;飛邊、毛刺及表面未超過允許的損傷，應(yīng)銼平并用0#砂紙磨光;彎曲度不得大于2%，有明顯彎曲時應(yīng)校直;校直后的接續(xù)鋼管如有裂紋，應(yīng)割斷重接。檢驗合格后及時噴涂改性漆進行防腐。

2.3? ? 實際應(yīng)用及效果

湖北某500 kV線路的桿塔接地改造中采用液壓連接方式對鍍鋅圓鋼接地體進行連接，現(xiàn)場壓接的T型三通套管如圖4所示。壓接好的接地體經(jīng)過實測，接地電阻滿足要求。實際應(yīng)用證明該連接方式在施工中具有輕便、靈活、操作方便等特點。此方法解決了由于焊接造成的接地圓鋼鍍鋅層表面燒損問題，提升了接地體連接點的耐腐蝕性能。

3 結(jié)語

輸電線路遭受雷擊導(dǎo)致跳閘的事故時有發(fā)生，其中一部分原因是由于反擊引起的跳閘事故，要想最大限度降低反擊跳閘率，必須保證雷電流順利經(jīng)過接地裝置進行釋放。對于輸電線路投運時間較長、運行環(huán)境較差的桿塔接地體需進行開挖檢查，對不合格的、腐蝕嚴(yán)重的接地裝置及時進行改造施工。

2005年后的線路施工及驗收規(guī)范己接受并增加了接地體液壓連接方式，但受限于宣貫力度不足以及相應(yīng)接續(xù)管產(chǎn)品（直通、三通管）尚無相應(yīng)廠家批量生產(chǎn)，所以應(yīng)加大宣貫力度，在設(shè)計和施工時優(yōu)先考慮接地體采用液壓連接方式。

接地體采用液壓連接方式優(yōu)于焊接連接方式，接地體采用液壓連接方式使得輸電線路接地網(wǎng)可以在各種復(fù)雜環(huán)境下實施修護，其連接方式輕便、靈活、操作方便，減少了現(xiàn)場工器具，尤其是較重的發(fā)電機和電焊機;壓接套管時對接地體沒有加熱過程，不會燒損接地體及防腐保護層（鍍鋅或不銹鋼金屬），避免接地體在改造過程中二次受傷。接地體采用液壓連接方式，對于提高桿塔接地網(wǎng)穩(wěn)定性，延長檢修周期及保證電網(wǎng)的安全運行具有重要意義。

收稿日期：2019-12-30

作者簡介：張暉（1985—），男，湖北咸寧人，工程師，從事輸電線路設(shè)計及研究工作。