山西北部應(yīng)縣風(fēng)電輸電線路不合格接地體處理

郭建飛

摘要：文章從輸電線路桿塔接地體對(duì)線路安全運(yùn)行的作用入手，分析了山西北部應(yīng)縣風(fēng)電山區(qū)輸電線路桿塔接地電阻值偏高的原因，并根據(jù)實(shí)際情況提出解決山區(qū)不合格接地電阻值偏高的的具體措施

關(guān)鍵詞：接地電阻;接地體;組合接地;降阻劑

引言

輸電線路桿塔接地裝置是輸電線路的重要組成部分，是接地體和接地引下線的總稱(chēng)，其作用是確保雷電流可靠泄入大地，保護(hù)線路設(shè)備絕緣，減少線路雷擊跳閘率，提高運(yùn)行可靠性。降低接地裝置接地電阻是提高線路耐雷水平的主要措施。山西應(yīng)縣群山環(huán)繞，而架設(shè)于該地區(qū)的輸電線路很大程度上受到山體地形地貌的影響，特別是敷設(shè)于土壤電阻率較高的土體中的桿塔接地體，常年受到雨水沖刷、環(huán)境腐蝕等因素的影響作用，接地電阻測(cè)試值往往偏高。

山西電建所施工的輸電線路如35kV集電線路都經(jīng)過(guò)該區(qū)域，以35kV集電線路為例，該線路連接風(fēng)電場(chǎng)升壓站及就地風(fēng)機(jī)箱變，全長(zhǎng)14.5公里，2020年12月投運(yùn)，共有桿塔53基，其中12#-21#、37#-42#連續(xù)桿塔位于應(yīng)縣北部海拔較高的山區(qū)中，部分桿塔基礎(chǔ)回填土出現(xiàn)嚴(yán)重沉降，基礎(chǔ)和地下接地體出現(xiàn)外露，接地電阻值測(cè)試偏高。

一、造成應(yīng)縣風(fēng)電場(chǎng)集電線路山區(qū)桿塔接地電阻值偏高的原因

1.應(yīng)縣風(fēng)電場(chǎng)群山環(huán)繞，土壤電阻率偏高，桿塔所處位置為沙礫、石子或巖石，土壤電阻率一般在2000—5000Ω·m之間。2.土壤在非雨季時(shí)干燥，由于大地導(dǎo)電基本上是靠離子導(dǎo)電，可以離解的各類(lèi)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)只在有水的情況下才能離解為導(dǎo)電的離子，干燥的土壤導(dǎo)電能力是非常差的，為輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下了安全隱患。3.山區(qū)施工困難，接地工程屬于隱蔽工程，往往出現(xiàn)不按圖施工，偷工減料，如接地體埋深和水平接地體敷設(shè)長(zhǎng)度不夠，少打垂直接地極等，直接影響接地電阻值，同時(shí)由于埋深不夠會(huì)且上層土壤容易干燥，受氣候的影響也大，上層土壤中含氧量高，對(duì)接地體的腐蝕也就較快。4.回填土不符合要求，要求用細(xì)土回填，并分層夯實(shí)，實(shí)際施工時(shí)很難做到，尤其是在巖石地段施工時(shí)，由于取土不便，往往采用開(kāi)挖出的碎石回填，這樣接地體就不能與周?chē)寥辣３挚煽康碾娊佑|，同時(shí)還會(huì)加快接地體的腐蝕速度。

二、山區(qū)桿塔接地體現(xiàn)狀分析

輸電線路常見(jiàn)的接地體有單一的垂直接地體、單一的水平接地體、水平環(huán)形接地體和水平輻射接地體等形式，輸電線路桿塔采用哪種形式的接地體主要由接地電阻的要求和土壤的電阻率大小來(lái)確定。針對(duì)應(yīng)縣風(fēng)電場(chǎng)山區(qū)的地形特征和接地電阻值偏高的情況，經(jīng)翻閱線路施工圖紙后得出，2條35kV接地體基本都是采用水平環(huán)形接地體接地的方法，該型式的接地體已經(jīng)不能滿足運(yùn)行需要，需要對(duì)其接地體進(jìn)行改進(jìn)。

三、采用組合接地法降阻

采用垂直接地體加水平環(huán)形接地體組合接地的方法在土壤電阻率較低時(shí)接地作用明顯，諸如桿塔基礎(chǔ)周?chē)鸀閹r土的蘇州西部山區(qū)中，其作用大大削弱，經(jīng)過(guò)多次討論，針對(duì)應(yīng)縣風(fēng)電場(chǎng)地形特點(diǎn)和現(xiàn)有輸電線路的運(yùn)行狀況，最終形成了采用水平外延接地體，輔以垂直接地體增加新型降阻劑進(jìn)行降阻，具體方法如下：1.接地裝置宜圍繞桿塔基礎(chǔ)沿等高線敷設(shè)成閉合環(huán)形，同時(shí)在此基礎(chǔ)上增加放射性接地極，兩接地體間的平行距離不應(yīng)小于5m，接地體鋪設(shè)應(yīng)平直。2.放射形接地極可采用長(zhǎng)短結(jié)合的方式。垂直接地體應(yīng)垂直打入，并防止晃動(dòng)。3.開(kāi)挖水平接地體的溝槽，水平接地體的溝槽深應(yīng)達(dá)到0.8m，如開(kāi)挖條件條件惡劣，最低不得低于0.6m。4.接地體敷設(shè)前應(yīng)在接地溝槽內(nèi)敷設(shè)不少于10cm厚的新土。敷設(shè)時(shí)應(yīng)保持接地體平直。5.焊接。當(dāng)水平接地體和垂直接地體鋪設(shè)完畢后，對(duì)各焊接頭應(yīng)進(jìn)行可靠的焊接，焊接應(yīng)采用搭接焊接，圓鋼搭接的長(zhǎng)度應(yīng)為其直徑的6倍，并應(yīng)雙面焊接，扁鋼的搭接長(zhǎng)度應(yīng)為其寬度的2倍，并應(yīng)四面焊接。焊口質(zhì)量應(yīng)符合要求不得有虛焊、假焊現(xiàn)象。采用上述方法對(duì)2條35kV集電線路位于山區(qū)的接地裝置進(jìn)行了處理，其接地電阻值已經(jīng)有了明顯的下降。

四、采用組合接地法+新型降阻劑進(jìn)行降阻

經(jīng)過(guò)用組合接地法進(jìn)行降阻后，雖然效果明顯，但是從下降的幅度上看，除14#、16#、17#、21#、39#、40#、41#降阻較明顯外，其余接地電阻值下降幅度不大，也沒(méi)有下降到合理的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，存在以下原因：1.本次處理應(yīng)縣風(fēng)電場(chǎng)不合格接地電阻時(shí)間恰逢多日無(wú)雨，土壤干涸，測(cè)量值普遍偏大。2.35#、78#、15#、4#、10#、56#、98#桿塔基礎(chǔ)位于巖石中，即使采用增加放射性接地極，并用新土回填的方法，但是效果不

好。在翻閱相關(guān)資料，對(duì)上述五基接地體進(jìn)行了二次開(kāi)挖，并采用水平外延接地體，輔以垂直接地體并同時(shí)施加新型降阻劑進(jìn)行降阻。只有接地電阻降低了才能通過(guò)避雷器或避雷線將雷電流引入大地減小對(duì)升壓站的危害，所以就如何減小接地電阻，進(jìn)行專(zhuān)題討論。對(duì)2019年7—9月份全年由于接地電阻過(guò)高，由雷害而引發(fā)升壓站線路跳閘進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析來(lái)看，認(rèn)為要減少山區(qū)線路雷害的次數(shù)，提高接地電阻合格率十分關(guān)鍵。根據(jù)這一思路提出能否采用一種無(wú)污染且價(jià)格便宜的降阻劑替代產(chǎn)品，是提高山區(qū)線路的接地電阻合格率的新想法。歸納出了二個(gè)新的選擇方案：方案1采用高新科技產(chǎn)品石墨棒，方案2采用新型接地降阻劑。

1.設(shè)定目標(biāo)

利用新型接地降阻劑，作為石墨棒的替代產(chǎn)品，在降低接地電阻保證接地電阻合格率的同時(shí)，降低材料使用成本，確保線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.提出的方案

2.1.問(wèn)題的提出：使用石墨棒的方法，使過(guò)高的接地電阻合格。在放射型接地網(wǎng)的四個(gè)接地極開(kāi)挖1.5米深后，分別用石墨棒作為接地極和接地體進(jìn)行連接，需用1.3125噸石墨棒。使用填充新型接地降阻劑的方法，使過(guò)高的接地電阻合格。僅在放射型接地網(wǎng)的四個(gè)接地極開(kāi)挖1.5米深后，分別在接地極處，填充250KG的新型降阻劑。在放射型接地網(wǎng)的四個(gè)接地極填充鐵粉后，并在開(kāi)挖的0.8米深的接地網(wǎng)開(kāi)挖層填充3000KG的新型降阻劑。

2.2初步設(shè)想方案的選擇：

1在放射型接地網(wǎng)的四個(gè)接地極開(kāi)挖1.5米深后，分別用石墨棒作為接地極和接地體進(jìn)行連接，需用1.3125噸石墨棒。

實(shí)驗(yàn)分析：1.石墨棒：1.3125噸*5000元/噸=6562.5元;2.開(kāi)挖人工費(fèi)：2人*150元/人=300元;3.運(yùn)輸費(fèi)：100元;4.經(jīng)掩埋后試驗(yàn)接地電阻有明顯下降，接地電阻為27.3Ω<30Ω，接地電阻合格，合計(jì)費(fèi)用：6962.5元。

特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)：接地電阻明顯下降;成本過(guò)高;安裝復(fù)雜。

結(jié)論：雖接地電阻明顯下降，但不能符合線路接地電阻要求。

2在放射型接地網(wǎng)的四個(gè)接地極填充新型降阻劑后，并在開(kāi)挖的0.8米深的接地網(wǎng)開(kāi)挖層填充3000KG的新型降阻劑。

實(shí)驗(yàn)分析：1.新型降阻劑：4噸*380元/噸=1520元;2.開(kāi)挖人工費(fèi)：2人*150元/人=300元;3.運(yùn)輸費(fèi)：400元;4.接地網(wǎng)材料費(fèi)：307元;5.經(jīng)掩埋后試驗(yàn)接地電阻有明顯下降，接地電阻為20.4Ω<30Ω，符合接地電阻要求。

特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)：降阻劑用量適中;成本適中;接地電阻明顯下降并符合接地電阻要求。

結(jié)論：降阻劑用量雖大，但接地電阻明顯下降，并符合要求。試驗(yàn)分析表明：選用的新型降阻劑替代產(chǎn)品“鐵粉”，價(jià)格低廉、使用方便、工序簡(jiǎn)單，在35KV山區(qū)輸電線路接地電阻過(guò)高的桿塔使用效果明顯合格率在90%以上，且鐵粉具有不污染環(huán)境、不宜分解、不宜流失等特點(diǎn)，可以保證線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。

施工結(jié)束后十天，對(duì)五基桿塔的接地電阻值再次進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，采用水平外延接地體，輔以垂直接地體并同時(shí)施加降阻劑進(jìn)行降阻后，原不合格接地電阻阻值有了明顯的下降。改造后2條集電線路，未發(fā)生由于接地體原因引起的線路雷擊跳閘事故，提高了線路運(yùn)行可靠性。

結(jié)束語(yǔ)：

輸電線路桿塔接地裝置是輸電線路防雷的主要措施，其設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行維護(hù)的好壞直接關(guān)系到輸電線路桿塔耐雷水平的高低通過(guò)對(duì)蘇州西部山區(qū)部分線路桿塔不合格接地體采用組合接地法加降阻劑進(jìn)行降阻后，效果明顯，降低了線路雷擊跳閘率，保證了輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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