輸變電工程中實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭的研制

施明 李勇 李子新

摘要：為了保證接地網(wǎng)的接地性能，在接地網(wǎng)施工時(shí)，必須保證接地體之間的連接牢固可靠?，F(xiàn)對接地體之間常采用的傳統(tǒng)連接方式進(jìn)行了論述，針對傳統(tǒng)連接方式中易出現(xiàn)的問題，研制出一種實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭，配合使用壓接技術(shù)，可大大提高接地網(wǎng)施工的安全性，縮短施工周期，節(jié)約施工成本，延長接地網(wǎng)的使用壽命。

關(guān)鍵詞：接地網(wǎng);接地體;連接接頭

0? ? 引言

接地網(wǎng)是輸變電工程中不可缺少的部分，其作用是為變電站、發(fā)電廠中的雷電流和故障電流提供泄流通道，降低雷擊跳閘率，還可為站內(nèi)電氣設(shè)備提供公共的零電位，保證站內(nèi)的電氣設(shè)備安全可靠地運(yùn)行[1-2]。隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高電壓等級的輸變電工程越來越多，接地短路電流和故障電流不斷增大，因此要求接地網(wǎng)必須具有較高的安全穩(wěn)定性[3]。

目前絕大多數(shù)地區(qū)的變電站、發(fā)電廠中的接地網(wǎng)，常選用鍍鋅圓鋼作為接地導(dǎo)體，少部分地區(qū)的接地網(wǎng)采用扁銅、銅絞線等銅材作為接地導(dǎo)體。接地導(dǎo)體之間一般是通過機(jī)械連接、焊接連接、焊劑熔接、螺栓連接等組合在一起形成接地網(wǎng)[4]。但傳統(tǒng)連接方式易出現(xiàn)接頭處連接不牢固、接頭處易發(fā)生腐蝕斷裂等問題，大大降低了接地網(wǎng)的接地性能，同時(shí)存在施工周期長、施工費(fèi)用過高、易發(fā)生火災(zāi)等缺點(diǎn)[5]。針對傳統(tǒng)連接方式中存在的缺陷，本文研制出一種實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭，利用便攜式壓接鉗將接地體壓接在連接接頭內(nèi)。采用該方法進(jìn)行接地網(wǎng)施工，可保證接地體之間的連接牢固可靠，并且接地體連接處有連接接頭的保護(hù)，不易被銹蝕，大大提高了接地網(wǎng)的使用壽命，同時(shí)該方法操作簡單，所用工具少，安全無危險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)性好，適用范圍廣，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

1? ? 接地體之間的傳統(tǒng)連接方式

輸變電工程中的接地網(wǎng)是由一定數(shù)量的接地體連接而成的。由于接地網(wǎng)長期深埋在不同地質(zhì)的土壤中，土壤中的酸堿物質(zhì)會(huì)對接地網(wǎng)造成一定的化學(xué)腐蝕;此外，接地網(wǎng)受化學(xué)腐蝕、外力破壞、雨水沖刷等因素的影響，其接頭處易發(fā)生銹蝕、斷裂等，同時(shí)其接地電阻也將發(fā)生變化，嚴(yán)重影響其使用壽命和接地性能，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的影響。因此，在接地網(wǎng)施工過程中必須保證接地體連接接頭處牢固可靠。

目前接地網(wǎng)中接地體之間常用的連接方式有焊接連接、螺栓連接、線夾連接等，具體適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)如下：

1.1? ? 焊接連接

接地體之間最常采用的連接方式是焊接連接或焊劑熔接，但在焊接過程中焊接質(zhì)量受人為因素影響較大，焊接接頭的穩(wěn)定可靠性較差，特別是焊接會(huì)對接地體造成一定破壞，一旦接地體的連接頭處出現(xiàn)焊接不牢固，接地網(wǎng)的腐蝕斷裂速度將大大加快，接地網(wǎng)的泄流性能和接地性能將受到一定影響[6]。

輸變電工程中常采用鍍鋅鋼、鋅包鋼、錫包鋼、不銹鋼等材料作為接地體，通過不同的焊接技術(shù)將接地體焊接組成接地網(wǎng)。目前常用接地材料的連接方式及可靠性如表1所示。

由表1可看出，接地網(wǎng)最常用的接地材料為鍍鋅鋼，其采用的焊接方式為電弧焊，采用該連接方式接頭的可靠性比較低，錫包鋼、鋅包鋼所采用的焊接方式也存在這個(gè)問題。

接地網(wǎng)的實(shí)際施工運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，接地體之間采用焊接方式還存在以下缺陷：

（1）焊接所使用的電焊設(shè)備需要市電或發(fā)電機(jī)，受外界條件和設(shè)備的限制比較大;

（2）氣焊需要?jiǎng)踊?，在野外容易發(fā)生火災(zāi);

（3）焊劑熔接產(chǎn)品的成本比較高;

（4）電焊及氣焊設(shè)備比較笨重，攜帶搬移不方便;

（5）電焊和氣焊焊接工藝復(fù)雜，需要專門的特種作業(yè)持證人員才能操作;

（6）焊接處連接電阻大;

（7）采用焊接方式工作量大，施工效率低，影響施工進(jìn)度。

1.2? ? 螺栓連接

若接地網(wǎng)中的接地體采用扁銅條，則兩個(gè)扁銅條之間的連接常采用螺栓，連接時(shí)螺栓接頭的最高允許溫度不能超過250 ℃，銅線的最小截面積應(yīng)≥102 mm2，此外螺栓連接時(shí)扁銅條的接觸面還應(yīng)滿足接地體的相關(guān)施工工藝要求。

1.3? ? 線夾連接

若接地網(wǎng)中的接地體采用的材料為銅絞線，則兩根銅絞線之間的連接常采用線夾，但該方法不能用于十字交叉連接，若要十字交叉連接，需制作專用的十字接線線夾，或組裝成接地銅排，再用螺栓將接地銅排和接地線夾連接。線夾連接方式適用范圍較窄，工藝復(fù)雜，僅適用于裸銅絞線之間的連接。

綜上所述，以上連接方法存在焊接不牢固、施工工藝復(fù)雜、適用范圍窄等缺點(diǎn)，在此背景下，本文研制出一種實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭，可解決以上問題。

2? ? 實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭

本文研制出一種壓接式接地網(wǎng)連接接頭，將鍍鋅圓鋼接地體放入連接管內(nèi)對接好，然后使用便攜式壓接鉗進(jìn)行接頭的壓接。根據(jù)接地網(wǎng)的類型不同，研制出的壓接式接地網(wǎng)連接接頭可分為一字型、T字型、十字型等，如圖1～3所示。

采用該方法進(jìn)行接地體的連接，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）接頭處連接牢固可靠，并且有壓接管保護(hù)接頭，接頭處不易腐蝕斷裂，可延長接地網(wǎng)的使用壽命;

（2）所使用的工具簡便輕便，便攜式壓接鉗重約5 kg，而電弧工具重量在60 kg以上;

（3）安全可靠，連接過程中無明火，不會(huì)發(fā)生火災(zāi)，不會(huì)對施工人員造成危險(xiǎn);

（4）操作簡單，無需專門的特種作業(yè)人員操作，勞動(dòng)強(qiáng)度比較低;

（5）工序簡單，可以大大縮短接地網(wǎng)施工周期;

（6）施工成本低，一個(gè)壓接管連接接頭的成本在幾元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電焊成本，不到電弧焊成本的10%;

（7）適用范圍廣，可應(yīng)用于不同的接地體材料中，比如接地體材料為銅絞線、鋼絞線、不銹鋼等，只要配合內(nèi)徑適當(dāng)?shù)膲航庸苓B接接頭，均可采用壓接的方式，無需采用螺栓連接或焊接連接。

采用上述方法進(jìn)行接地體的連接時(shí)，需要滿足以下工藝要求：

（1）連接管要有足夠的載流量，保證接地網(wǎng)將雷電流或故障電流泄入大地;

（2）選用的連接接頭孔徑最大為接地體外徑的1.1倍;

（3）壓接前需將連接接頭孔徑內(nèi)部及接地體端部清理干凈，不能有鐵銹、雜質(zhì)等;

（4）從連接接頭兩端穿入管孔內(nèi)部的接地體長度必須相等并各占連接接頭的一半;

（5）連接時(shí)接頭處的溫升要小于被連接導(dǎo)體的溫升;

（6）接頭接續(xù)處兩端點(diǎn)之間的電阻應(yīng)小于等于同等長度導(dǎo)體電阻的1.1倍;

（7）采用便攜式壓接鉗壓接時(shí)，應(yīng)從連接接頭中間開始向兩端進(jìn)行壓接;

（8）接頭壓接好后，應(yīng)在連接接頭端部及表面涂刷防腐油漆，提高其防腐蝕性能。

此外，整個(gè)施工過程要嚴(yán)格按照接地網(wǎng)施工的相關(guān)工藝要求施工。

3? ? 推廣應(yīng)用前景

本文所研制的實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭配合壓接技術(shù)，可解決接地體之間的連接接頭可靠性差、施工成本高、施工效率低、所用設(shè)備笨重、易出現(xiàn)火災(zāi)等問題，并且操作簡單、經(jīng)濟(jì)性好、施工費(fèi)用遠(yuǎn)低于同類接地體連接所使用的其他方法;此外，適用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于變電站接地工程、輸電線路接地工程、電纜接地工程、配網(wǎng)接地工程等，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。該接地網(wǎng)連接方法在江門供電局輸變電工程中先期試點(diǎn)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果后，在輸變電工程中再進(jìn)行全面的推廣使用。

4? ? 結(jié)語

本文所研制的實(shí)用型接地網(wǎng)連接接頭，將接地體從壓接管兩端穿入連接接頭內(nèi)部，并使用便攜式壓接鉗將接地體固定壓接在連接接頭內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)接地體之間的可靠連接。該方法經(jīng)濟(jì)性好、操作簡單、安全可靠，可大大縮短接地網(wǎng)的施工周期，延長接地網(wǎng)的使用壽命，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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[6] 馮拉俊，李新華，沈文寧，等.接地網(wǎng)放熱焊接的新型焊粉研制及接頭性能研究[J].焊接，2015（8）：22-26.

收稿日期：2019-11-05

作者簡介：施明（1979—），男，廣東江門人，工程師，從事電力工程項(xiàng)目管理工作。