输电线路杆塔垂直接地技术研究与工程应用

输电线路杆塔垂直接地技术研究与工程应用

吴伟青徐振磊徐爽黄鹏辉

（广东电网有限责任公司佛山供电局广东佛山528000）

摘要：根据鱼塘地区大面积接地网铺设方式受环境限制的特点，提出了在输电线路上采用垂直接地来提高线路耐雷水平的方法，利用深层土壤潮湿度较高，电阻率较低且不易受破坏、运维费用低的特性来优化改善现有运行线路的接地网络，为输电线路提供一种新的接地方式。

关键词：输电线路；接地电阻；垂直接地法

1研究背景与意义

1.1研究背景

近年来，随着我国经济建设的高速发展，各行各业的用电需求也在逐步上升，电力系统的规模变得越来越大，电网的安全稳定运行影响着社会经济的发展，因此，保证高压输电线路的安全可靠运行十分重要。

输电线路的设计和建设容易受所选取的地理位置和环境条件的影响，有时不得不建立在一些环境条件比较复杂的地区，导致杆塔接地网的铺设相对困难，容易对周边环境带来影响。目前，我国输电线路的接地网设计比较简单，大多数利用扁钢、圆钢等金属材料作为接地电极，多采用环形地网，呈放射形接地，接地体在地表下水平延伸较长。广东省佛山市顺德地区鱼塘较多，接地网可延伸长度受限制，接地效果较差，另外鱼塘附近土壤腐蚀能力较强，长时间运行后，接地受到腐蚀，接地效果降低，在鱼塘附近，接地体还容易因长时间冲刷致接地线暴露在水中，在发生雷击泄流时极易对鱼塘水体放电，造成鱼大量死亡，引起鱼塘主投诉，造成社会影响。因此，如何在环境复杂的区域有效的降低输电线路杆塔的接地电阻，提高接地网的接地性能及接地网的安全性已成为电力系统安全可靠运行的当务之急。

1.2研究意义

本职创项目研究的是一种输电杆塔的垂直接地技术，采用垂直接地棒、连接器、驱动头以及尖头这四个部分组成接地体，改变传统放射状接地网的地网形式。希望使用这种接地体组成的接地网可以有效降低接地电阻，同时避免传统接地网在鱼塘附近时对鱼塘造成的影响，提高接地网的接地性能及安全性。

2接地体类型

2.1水平接地体

水平接地体是在距离地面0.8m-1.0米左右的地下水平铺设直径为12毫米的热镀锌圆钢，水平接地体有两种铺设方式，分别为环形铺设和放射形铺设。环形铺设多用于平原地区，放射性铺设多用于电阻率比较高的地区。水平接地体能够有效的降低杆塔的接地电阻，但水平接地体的占地面积非常大，且对地形的要求相对较高，容易受到地形的限制，抗腐蚀能力和防外力破坏能力较差，尤其是放射形铺设的地网，大大提高了接地体的维护检修成本。水平接地体如图1所示。

图2离子接地体

3垂直接地体

通过对两种接地体的分析比较，可以发现接地体的接地电阻与减少接地体的维护检修成本、接地体的材料成本和建设成本相矛盾，要解决水平接地体和离子接地体的缺点较为困难，需要增加大量的投资。根本输电线路的设计、施工、运行的经验，本文提出了一种垂直接地体的方法。

3.1垂直接地体的组成

垂直接地体组件由铜覆钢接地棒、连接器、驱动头以及尖头四部分组成，结构如图3所示，全部通过螺纹进行连接，操作施工简单便捷，提高施工效率，降低施工难度。

图5垂直接地体的安装

3.3接地电阻的计算

典型的单根垂直接地棒的计算公式为

通过比较铜覆钢垂直接地体和前面陈述的两种接地体，铜覆钢垂直接地体采用铜覆钢棒，深埋的地下，，在接地装置的整个运行周期内，不存在需要更换接地装置的问题，具有以下优点：

1、使用先进的电镀工艺，铜导电层均匀覆盖在钢棒上5mm厚，不存在弯曲脱节，开裂，翘皮等现象。

2、铜的防腐蚀性能优越，铜覆钢接地棒的铜层较厚，整个接地体防腐蚀性能优秀，使用寿命长，减少运维成本。

3、铜的导电能力强，由铜覆钢接地棒组成的接地体对雷击电流的泄流能力强，电器性能优。

4、使用专门的连接器及采用放热焊接技术，接头牢固，稳定性更强，连接安全可靠。

5、现场施工方便快捷，可以使用冲击锤将接地棒安装到指定的深度，可以有效提高施工的速度[3]。

4结论

在鱼塘等输电线路杆塔环境比较复杂的区域中采用水平接地体存在这接地体腐蚀，接地效果较差的问题，采用离子接地体的费用又非常昂贵，实际应用经济效益较低。本文提出的铜覆钢垂直接地体，是一种行之有效的接地形式，适用于鱼塘等环境较为复杂、深层土壤电阻率较低、占地面积比较紧张的区域，比使用水平接地体等接地形式的全寿命周期费用低，可有效降低接地体的腐蚀，减少了运行维护的成本，减少占地面积，减少对周围环境的影响。通过计算分析，铜覆钢垂直接地体具有良好的接地性能，技术上是可行的，无论是设计、施工、运行都具有可实施性，采用这种接地体形式，可有效的提高输电线路的防雷性能。

参考文献：

[1]张永征.一种计算垂直接地体冲击接地电阻的简化方法[J].电气应用，2013，32（16）：78-82.

[2]黄声锦，林溪猛.垂直接地极在中小型地网中的降阻效果分析[J].气象与环境科学，2009，32（S1）：297-299.

[3]马镇威，郑建平，刘中华，黄泽胜.高压输电线路采用深层垂直接地体的探讨[J].广东电力，2000（05）：24-26.

[4]王保山，马少石，万启发，扬迎建.长垂直接地体有效接地长度的研究[J].高电压技术，1990（01）：8-12.