输电线路接地新工艺的研究探讨

罗意

国网四川电力送变电建设有限公司，四川成都 610051

摘要：近年来,许多输电线路都曾出现过雷电绕击、反击、线路跳闸的事故,特别是一些运行多年或经过高土壤电阻率地区的输电线路更是频频发生事故。其主要原因是由于接地电阻过大,接地网存在问题。因此探讨高压输电线路杆塔接地网的问题,提出相应的改造措施十分必要。

关键词：

引言

输电线路的杆塔接地电阻值的大小成为衡量输电线路防雷指标，是降低输电线路雷击故障的主要措施之一。努力降低杆塔接地电阻已经成为提高输电线路防雷水平、降低输电线路雷击跳闸率的主要措施之一，现在常用的降低杆塔接地电阻的措施有增设接地扁铁、增设空腹注水装置、增设接地模块、降阻剂降阻、缓释离子接地产品等。

1概述

随着电力系统的发展，对输电线路接地设计的要求也越来越高。长期、可靠、稳定的接地系统是保证输电线路耐雷水平，降低输电线路雷击跳闸率、提高供电可靠性的根本保障，而接地系统长期安全可靠运行的关键在于品质好的接地材料和可靠的连接。现今我国大部分地区的输电线路仍然使用镀锌甚至非镀锌扁钢、圆钢等作为主要接地材料，但几十年的实践证明镀锌钢并不是解决接地装置腐蚀问题的最佳选择。

2输电线路接地网焊接新工艺的研究

2.1设计原理

新型接地装置是在现有离子接地体技术之上，同时结合输电线路杆塔对接地电阻形式性能和施工的特殊要求的专用新型接地装置。新型接地装置由五个部分组成：经过防腐蚀处理的金属电极单元、高降阻效率的复合回填料、复合回填料、土壤处理剂和阴极保护接地极组成。土壤处理剂中含有能够快速成膜、保湿、扩大表面张力等性能的相关物质，能够迅速将土壤表面处理成渗透通道并锁住水分。同时增强土壤与复合回填料的接合力，并最终形成导电膜，增大接触面积，增强雷电泻流能力。复合回填料能够完全包裹电极单元，同时降低电阻，缓解金属体的腐蚀；电极单元中的复合材料能同时向周围土壤中释放导电离子，提高周围土壤中的离子浓度，并逐渐扩大周围土壤的导电层，降低土壤的电阻率。接地单元采用新型结构泻流环，这样接地系统就更加安全可靠。

2.2耐腐性

接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下，这两种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50，是镀锌钢的耐腐蚀性的3倍以上，而且电气性能稳定。铜的表面会产生附着性极强的氧化物(铜绿)，能够对内部的铜起很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。当铜与其它金属(钢结构、各类管等)共存地下时，铜作为阴极不会受腐蚀，腐蚀的是后者。钢材是逐层腐蚀，镀锌层且具有一定的抗腐蚀性，钢接地体接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般情况最多只能保证10年，而铜腐蚀不存在点蚀情况，寿命较长。通过美国接地开挖研究委员会的铜导体的腐蚀速率测试数据，可以得知铜材的最大年平均腐蚀为0．003mm/年。按接地装置设计使用寿命30年，腐蚀厚度约为0．09mm，其腐蚀可以忽略不计，在不考虑被盗情况下铜件是接地材料的首选。

2.3　重新铺设新地网

对于腐蚀严重的地网必须改造,重新铺设,同时要采取防腐措施。①为有效降低接地电阻,防止接地网腐蚀,在接地网改造时,要使用高效膨润土防腐降阻剂,以降低接地电阻和提高防腐蚀性能。特别是对接地引下线应采用此措施。②对杆塔接地采用逐腿接地引下线与地网的不同点可靠地焊接,即实行“多接地”。焊口的长度应大于圆钢直径的6倍,并应对焊接处刷防腐漆。③对接地引下线,即从地面入土处到水平接地体要进行涂沥青漆防腐处理,以避免浓差电势引起的电化学腐蚀。④对腐蚀特别严重的粘土、黄土环境,应采用“金属防腐”技术,如对接地引下线,应进行镀锌镍处理,或采用加入稀土元素的圆钢作为接地体和接地引下线。

2.4接地网的埋设

浅层土壤中含有各种杂质和化合物,是产生浓差电势的根源。如接地体埋设于此层土壤中,浓差电势将会使接地体较快腐蚀。深层土壤较为纯净,所含杂质较小,且接地体埋深加大,接地电阻的季节性变化系数变小。为延长接地网寿命,建议加大接地网埋设深度,将水平及垂直接地体距地面的埋深增至0.8m。另外接地体的回填土应不含杂质,且每填土30cm应夯实一次。

2.5液压焊接连接法

目前各地区深林防火安全要求逐日严峻，为有效避免输电线路传统采用的焊接工艺，目前应大面积推广采用符合验收规范的接地网与接地引下线液压工艺，使用便携式液压机操作简便，其配套的液压管采购或加工要求均不高，便于我国山区及平原的输电线路接地使用，同时避免了林区动火的要求，其液压效果能保证各类钢材连接的抗拉强度。

2.6放热焊接连接法

放热焊接工艺最早是由美国艾力高公司(EＲICO)的查尔斯·卡特威尔博士1938年开发的，该工艺最早用于铁路信号线焊接。艾力高公司为表彰卡特威尔博士(Dr．CharlesCadwell)的贡献，将该工艺的商标命名为CAD-WELD。目前数以千万计的CADWELD焊接在使用了五十多年后，性能依然良好。放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时仅数秒，反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成，采用该方法存在明火，林区施工谨慎采用。

2.7地网分析

影响地网接地电阻是多方面的，总结其规律可以得出以下结论:土壤的导电率即土壤电阻率的大小是决定一个接地系统电阻高低的决定性因素，影响土壤电阻率的因素为该处土壤的地质结构、降雨量、环境温度及地理环境。在改造一个不良接地系统时，如果有条件改造土壤的电阻率只能改变土壤的地质结构，而后三者我们是无法改变的。目前，改造土壤电阻率的方法就是用土壤导电增强材料(俗称降阻剂)，来替代与地网接触的部分土壤。降阻剂分为物理降阻剂和化学降阻剂，前者的主要成分为不具备腐蚀性的炭灰电石等成分，后者的主要成分为易分解电解盐。我们不提倡使用化学降阻剂，其不稳定的电解盐会随时间改变和地下水冲刷而分解失效，不但污染环境并且电解盐的存在加速了接地材料的腐蚀速度，长期使用后果严重，物理降阻剂则不存在这些缺点。目前欧美国家已严格禁止使用化学降阻剂，而只可以使用物理降阻剂来改良土壤的导电率。使用物理降阻剂务必选择拥有国际UL认证证书的生产厂家，以避免不合格及假冒的产品。

2.8合理使用降阻剂

为降低高土壤电阻率地区的接地电阻值,可以考虑使用降阻剂,但必须十分慎重。可选用GJ-F型降阻剂,该降阻剂时效长、无腐蚀,且降阻剂本身具有保湿性和很强的渗透性,降阻效果明显。使用时应严格按技术要求,确保降阻效果。

结语

新型接地装置具有以下优点：一是安装方便。开挖量少，水平或竖直安装。二是不需要水进行安装，适合输电线路等野外施工现场。三是提高了降阻效率。所采用的降阻结构，能够在合理的范围内达到最佳的降阻效果。四是接地装置牢固耐用。埋设材料均采取防腐措施，并采用复合回填料，对金属电极单元进行有效的保护。五是降阻效果明显。复合回填主要采用导电石墨，靠电子导电，电极单元不断的向周围土壤中释放导电离子，改善接地体周围的土壤，接地电阻随季节变化影响较小。

参考文献

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［2］刘佳．输电线路接地装置的防腐措施《全面腐蚀控制》，2020，11:48－49．

［3］吴瑀、秦兴元、李义．输电线路实际运行中的防雷技术《通信电源技术》，2020，04:91-93+97．