超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)改造工程

王志剛

摘要：在目前的超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)工作中，經(jīng)常會出現(xiàn)因外界影響出現(xiàn)穩(wěn)定性差、腐蝕等一系列的情況。在不同的環(huán)境中，材料使用的時(shí)間長短還會出現(xiàn)明顯差異，為此，在當(dāng)前的電力工作中，對超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)的改造工程便具備了非常關(guān)鍵的意義。基于此，本文重點(diǎn)分析了接地網(wǎng)在多種不同的環(huán)境中所表現(xiàn)出的特征，同時(shí)，細(xì)致闡述了對其的一系列優(yōu)化措施，供參考。

關(guān)鍵詞：超高壓輸電;桿塔接地網(wǎng);改造工程

引言

接地網(wǎng)在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，有著非常關(guān)鍵的作用，其與設(shè)備、人員的安全有著直接關(guān)系。在一部分山區(qū)、高電阻率的地區(qū)內(nèi)，由于需要考慮整體的成本使用，極少使用低電阻接地裝置。但因裝置的阻值不符合標(biāo)準(zhǔn)、遭受腐蝕，使其造成的損失高達(dá)了幾千萬人民幣，甚至還因此產(chǎn)生一定的間接損失。由此能夠看出接地網(wǎng)的安全性至關(guān)重要。本文通過在不同環(huán)境中，來對接地裝置的優(yōu)化進(jìn)行了闡述。

一、接地網(wǎng)不同環(huán)境下的特征

（一）材料選擇

在進(jìn)行材料選擇時(shí)，選擇的材料多是不銹鋼，主要是因?yàn)槠鋸?qiáng)度較高、采購較為容易，價(jià)格較低，使得鍍鋅鋼在現(xiàn)實(shí)工作中的適用范圍較廣。良好地接地線是由銅金屬構(gòu)成，當(dāng)前的降阻模塊與等離子接地棒，所使用的材料都是能夠?qū)Ωg情況，產(chǎn)生較強(qiáng)抵抗力的材料。隨著近些年的不斷探索，鋼覆銅讓純銅得到了大面積使用。鍍鋅鋼與純銅材料之間不僅都存在著較強(qiáng)的使用優(yōu)勢，還同時(shí)擁有優(yōu)秀的耐腐蝕性能、施工使用便捷、安全性高、可靠性強(qiáng)、使用壽命長，是當(dāng)前工作中的關(guān)注重點(diǎn)。

（二）模型差異

在現(xiàn)實(shí)的生活環(huán)境中，土壤多是呈現(xiàn)出不均勻地分布情況，為保證良好的施工效果，可以在施工前對雙層土地進(jìn)行細(xì)致研究[1]。

1.土地環(huán)境變化

（1）電阻率影響

在鋼覆鋅接地網(wǎng)電阻增加的同時(shí)，第一層土壤中的電阻率會隨之提高，二者之間存在著正比的關(guān)系。在第一層土壤中的電阻率降低之后，鍍鋅鋼會跟隨其一同減少，由于都具備相同的特點(diǎn)，由此能夠看出接地網(wǎng)的面積對該方面并未產(chǎn)生影響。

（2）厚度產(chǎn)生的影響

在施工區(qū)域內(nèi)部，第一層土地的深度，與鍍鋅鋼工頻接地電阻的規(guī)律較為相似;第二層電阻情況與第一層相比較來講會小一些;在限值不斷增加時(shí)，第一層的土壤厚度會隨之增大，二者之間是正比的關(guān)系;限度數(shù)值增加速度不斷減慢，直到最后會變得非常微小，穩(wěn)定在一定值之后，便不會再發(fā)生變化。

2.土壤產(chǎn)生的影響

在電網(wǎng)附近的區(qū)域出現(xiàn)打雷天氣時(shí)，該過程中產(chǎn)生的電流便會順著桿塔進(jìn)入到土地之中。在打雷的過程中，其產(chǎn)生的雷電流，會讓暫態(tài)電阻、接地裝置呈現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，以上情況都是通過沖擊電阻來展示出來的，桿塔內(nèi)部的該設(shè)施會對輸電線路耐雷能力產(chǎn)生一定影響，在打雷過程中產(chǎn)生的電流與地面發(fā)生接觸之后，周圍產(chǎn)生的電阻數(shù)值與工頻電阻之間存在明顯差異，具體展示在以下兩方面中：

（1）土壤層電阻率差異

在沖擊電阻的數(shù)值被增加時(shí)，第一層土壤會因二者正相關(guān)的聯(lián)系而增高。同時(shí)，一層土地的電阻率與沖擊電阻之間存在著正相關(guān)的聯(lián)系。

（2）土壤層厚度的差異

第一層的電阻率與第二層相比較大一些時(shí)，沖擊電阻的數(shù)值與厚度呈現(xiàn)出正比關(guān)系。不論是哪一層的電阻值大，在厚度不斷增加時(shí)，相應(yīng)的沖擊電阻都逐漸向穩(wěn)定發(fā)展。

（三）接地電阻

1.面積與阻值的影響

接地電阻與地網(wǎng)面積的范圍呈現(xiàn)出負(fù)關(guān)系。主要是因?yàn)椋阂?，基礎(chǔ)地表面積在不斷增加的同時(shí)，會使導(dǎo)體之間的距離因此增加，因而增強(qiáng)了其中的屏蔽功能。二，電流在經(jīng)過地面時(shí)，電流量便會呈現(xiàn)出不均衡的情況，使得電阻降低的速度減慢，并逐漸飽和。

2.面積對沖擊接地電阻的影響

在外界條件處于相同的情況下時(shí)，鍍鋅鋼的電阻數(shù)值與鋼鍍銅材料相比較來講更大一些。在電網(wǎng)面積出現(xiàn)差異時(shí)，讓兩種不同材料的接地網(wǎng)沖擊電阻存在明顯不同，由此能夠看出二者之間存在著負(fù)關(guān)系，隨著時(shí)間的推移，最終逐漸向穩(wěn)定化發(fā)展。

二、超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)的優(yōu)化策略

（一）電阻需求

接地系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，還能在一定程度上確保技術(shù)人員、設(shè)備的安全，有效防止雷電、靜電等對設(shè)施產(chǎn)生的危害。輸電線路中的桿塔，是確保電流能夠正常被泄放的重要組織，還能有效預(yù)防高電位差的危害。

輸電線桿塔接地裝置在使用的過程中，都是根據(jù)其進(jìn)行引線，或是與避雷線連接在一起。桿塔接地裝置發(fā)揮的作用，是將直接擊打在輸電線路上的雷電流引入到土地之中，防止因此產(chǎn)生大面積停電以及人員傷亡的情況。在面對桿塔的接地裝置時(shí)，沖擊接地的電阻越低時(shí)，發(fā)生反擊閃絡(luò)情況的概率便越小。在沖擊電阻使用的過程中，其會因?yàn)榉秶鷥?nèi)的土地性質(zhì)、沖擊電流峰值與波形、裝置的幾何形狀差異，而產(chǎn)生較大的不同。為此，在工作中通常是將工頻電阻作為接地設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，并對降低裕度進(jìn)行一定考慮。在進(jìn)行輸電線路的設(shè)計(jì)過程中，如果電阻值能夠達(dá)到10-14Ω，那么便能將其視作為優(yōu)秀[2]。

（二）接地設(shè)計(jì)

1.低電阻

（1）鍍鋼銅棒

正常情況，在選擇接地材料時(shí)，都是將成本數(shù)量、耐腐蝕性作為選擇的重要因素。這時(shí)首選的材料便是鍍鋅圓鋼，其需要使用的成本相對較低，但由于較為容易被腐蝕，使用時(shí)間短，正常情況下，在每間隔7年左右的時(shí)間后，便需進(jìn)行整體的大維修、更換工作，如果一條線路在考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下，要讓其使用的時(shí)間在30年，那么在該過程中要進(jìn)行四次的大更換工作，所使用的維護(hù)成本數(shù)量大幅提升。純銅的鋼板雖然在使用時(shí)間上較長，但是價(jià)格異常昂貴，該材料還容易發(fā)生彎曲的情況，不能使用在土壤較硬的區(qū)域。為改變該情況，可以使用銅包鋼地接地棒，這樣不僅價(jià)格較為便宜，還可以使用在深埋工作中。但是在使用的過程中容易發(fā)生脫落，一旦出現(xiàn)了該情況便會加重腐蝕程度。

（2）不銹鋼復(fù)合材料

新型鍍鋼銅棒的接地裝置，雖然能夠使用的壽命較長，但是與鍍鋅鋼相比較講，在材料上使用的成本較高。為解決該情況，便出現(xiàn)了不銹鋼材料制成的接地體。

不銹鋼的復(fù)合材料主要有兩層，內(nèi)部是進(jìn)行過優(yōu)化的鋼材料，其電阻率低，外部包裹的材料是不銹鋼，通過讓二者進(jìn)行良好的結(jié)合，來防止在安裝的過程中出現(xiàn)翹皮與開裂的情況，同時(shí)，還具備優(yōu)秀的防腐蝕性能。

在自然腐蝕的情況下，如果范圍內(nèi)的土地是酸性，那會讓鋼材料的腐蝕速度遠(yuǎn)高于不銹鋼材料。不銹鋼材料被腐蝕的速度為0.0002mm/a，銅則是0.0024mm/a，二者之間存在明顯的差異。依據(jù)接地體的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要在土壤中運(yùn)行需要的強(qiáng)度、通流截面數(shù)據(jù)等前提下，判斷出在酸性的土壤中，不銹鋼的使用時(shí)長為61年左右。

2.高電阻

（1）空腹式接地

在進(jìn)行空腹式地接地裝置設(shè)計(jì)時(shí)，需要在工作中將“散流”的核心內(nèi)容緊緊掌握，并在允許的情況下，將接地體的散流面積不斷擴(kuò)大，縮減接地體附近土壤中的電阻數(shù)值。該接地裝置主要是由兩個(gè)金屬的半球共同組成，具體安裝方式是：在空腹球的內(nèi)部填充上33%的黏土，向球體內(nèi)部灌入水，將其放入到事先準(zhǔn)備好的坑中，回填之后還要澆入適量的水進(jìn)行夯實(shí)，最后讓相應(yīng)的扁鐵與接地體設(shè)備牢固焊接在一起。

（2）離子極接地

土壤之中的電阻率較高主要是因?yàn)槠渲腥鄙偈请娮?、自由離子。以往接地極在土壤電阻率較高的環(huán)境中，極難滿足接地體的使用需求，因此，造成了地電位升高的情況。

IEA主要是由陶瓷合金來組成的，其外表是銅合金，以此來保障良好的導(dǎo)電性能、使用壽命，內(nèi)部還具備特別制定的電解離子化合物，能夠?qū)⒖諝庵械乃诌M(jìn)行吸收，并依據(jù)潮解的方式，來讓相應(yīng)離子釋放到周邊的土地中。因?yàn)镮EA能夠不間斷地釋放出活性電解離子，這大幅降低了土地的電阻率，讓周邊土壤導(dǎo)電性始終維持在良好的效果中。將故障電流導(dǎo)入到周邊土地中，這不僅降低了電阻，還良好發(fā)揮出保護(hù)的作用[3]。

總結(jié)

從以上文章中能夠看出，超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，發(fā)揮出了關(guān)鍵的穩(wěn)定作用，這不僅能保障電力的高質(zhì)量運(yùn)輸，還可以保護(hù)人員與設(shè)備的安全。通過細(xì)致分析接地網(wǎng)不同環(huán)境下的特征、超高壓輸電桿塔接地網(wǎng)的優(yōu)化策略，能夠看出，通過在不同的地區(qū)中，使用適合的接地材料非常關(guān)鍵，能夠良好地降低電阻率，保障電力的運(yùn)送質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]周文峰，杜志葉，張力，等.地質(zhì)災(zāi)害對超高壓輸電線路桿塔桿件失效影響分析[J].電測與儀表，2020，v.57;No.732（07）：21-27.

[2]武利會，陳道品，陳斯翔，等.輸電線路桿塔與接地裝置的雷擊暫態(tài)響應(yīng)建模分析[J].電磁避雷器，2020，No.293（01）：135-141.

[3]彭紅剛，王牧浪，何澤斌，等.輸電線路桿塔接地電阻信息化測量設(shè)備的開發(fā)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，v.35;No.166（02）：50-53+93.