110kV输电线路杆塔接地装置分析

于正仁 朱卫东

【摘 要】杆塔接地装置作为110kv输电线路的重要组成部分，是确保输电线路运行安全的重要举措。本文结合笔者多年实践经验，介绍了输电线路接地装置的主要形式，重点围绕放射性接地装置和闭合环形接地装置的应用进行探讨，并提出一些个人见解，以供实践参考。

【关键词】输电线路；接地装置；放射性；闭合环形

1.引言

随着我国国民经济建设的快速发展，城乡各种电压级别的配电站数量日益增加，对电站输电线路施工质量要求也越来越高。杆塔接地装置是输电线路的重要装置之一，也是输电线路安全运行必备的技术之一，对确保雷电流可靠流入大地，保护输电线路设备绝缘，减少线路雷击跳闸率和提高线路运行可靠性方面发挥着重要的作用。但输电线路一般需要经过地理环境比较恶劣、土壤电阻率高和土壤腐蚀性强的山区，若施工人员没有根据杆塔所在山地的实际情况来选择接地装置，就可能导致输电线路杆塔接地装置无法将雷电导入大地，造成绝缘子损坏，严重威胁到线路的安全稳定运行。因此，施工人员必须认识到各种杆塔接地装置的利弊，选择适合输电线路所在山区的装置，以确保输电线路的安全。

2.接地装置形式及其应用

根据《电力工程高压输电线路设计手册》，在土壤电阻率ρ≤100Ω·m的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地，不必另设人工接地装置。在100<ρ≤300Ω·m的地区，应设立人工接地装置，接地体埋深不宜小于0.6m。在300<ρ≤2000Ω·m的地区，一般采用水平敷设的接地装置，接地体埋深不宜小于0.5m。在ρ>2000Ω·m的地区，可采用水平敷设的放射形接地装置。另外，居民区和水田中的接地装置可以采用闭合环形接地装置。在雷季干燥时，每基杆塔的接地装置工频接地电阻不大于《电力工程高压输电线路设计手册》规定的数值。

如果土壤电阻率超过2000Ω·m，接地电阻很难降到30Ω时，采用6～8根总长不超过500m的放射形接地体，其接地电阻不受限制。基岩裸露的塔位，若距塔位不远有土壤电阻率较低的地方，则尽量采用引外接地。

根据地质条件及运行维护习惯，大部分110kV输电线路工程主要采用水平敷设的放射形接地装置，在一些土壤电阻率高的地区添加降阻剂或者添加接地模块，一般仅在水田和部分居民区采用闭合环形接地装置。

2.1 放射形接地装置

目前，放射形接地装置是110kV输电线路工程的主要接地方式。

以某110kV线路A线工程为例，工程地形主要为平地和丘陵，工程部分塔位土壤电阻率如表1所示。

表1 某110kV线路A线工程土壤电阻率表 Ω·m

工程该段塔位土壤电阻率全部在300<ρ≤2000Ω·m的范围，在该线路工程中全部采用了放射形接地装置，接地装置安装后实现了将杆塔工频接地电阻降至20Ω以下。。

采用放射形接地装置的优点在于接地性能良好，并且针对不同的土壤电阻率可以通过调节放射形圆钢的根数以及长度来节省材料。放射形接地装置的缺点在于接地体占地面积过大，且接地体的敷设容易受地形影响。在一些房屋密集地区，采用放射形接地装置因为接地体过长容易影响周围的地物，在施工时经常受到附近居民的阻挠。而由于放射形接地装置的接地性能与圆钢的根数/每根长度L（m）有关，在一些土壤电阻率较高的地区，难以调节接地体（圆钢）的长度和数量，故现状仍难以解决放射形接地装置接地体占地面积过大引起的一系列问题；在一些土壤电阻率低的地区，可以使用闭合环形接地装置代替放射形接地装置，以减少对周围地物的影响。

2.2 放射形接地装置包裹降阻剂

在110kV输电线路工程有部分杆塔塔位土壤电阻率过高，在工程中往往采用放射形接地装置，接地体包裹降阻剂的型式，包裹降阻剂的方式如图1所示。

图1 接地沟断面图（加降阻剂）

以某110kV线路B线为例，线路全线地形主要为高山大岭，工程部分塔位土壤电阻率如表3所示。

表2 110kV线路B线工程土壤电阻率表 Ω·m

表2中桩号为A2、A3、A4、A5、A7、A8土壤电阻率均为ρ>3000Ω·m，这部分杆塔均采用了接地体包裹降阻剂的型式，施工时挖好接地沟后，将接地体支起距沟底50mm，然后沿接地体浇注拌好的降阻剂（接地框和射线均应包裹降阻剂，重量按10kg/m计），将接地体覆盖严实。静置20～40min，待表面凝固之后，尽量用细土覆盖，最后用土石料回填夯实。

在土壤电阻率过高的塔位采用接地体包裹降阻剂的型式，优点是有效降低杆塔接地装置的工频接地电阻，缺点是容易腐蚀接地体本身。由于降阻剂是在接地体上包裹导电水泥等导电的混凝土，从而增加接地体散流面，进一步降低接地电阻。目前使用的各种降阻剂在一定程度上都会腐蚀接地体，减少了接地体的寿命。目前，针对降阻剂对接地体的腐蚀从而影响防雷效果并没有有效防止的方法，主要还是通过线路巡线人员定期检查，必要时更换接地体来解决。

2.3 放射形接地装置添加接地模块

接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成。现状接地模块由于成本高、运输储存麻烦等原因而极少被应用到220kV及以下线路工程中，更多应用于500kV及以上线路工程。但在一些土壤电阻率较高、居民密集的地区塔使用接地模块，可以有效减少接地体的占地面积，减少施工受到的阻力。

接地模块可进行垂直埋置或水平埋置，可以根据不同的土壤电阻率选择射线的根数、长度及模块的数量，接地网的接地电阻可按下式估算：R=0.6ρ/n，其中n为接地模块的数量，ρ为土壤电阻率（Ω·m）。

埋置后，采用细粒土回填，适量加水并夯实，直至与地表齐平。

接地模块的优点是接地电阻稳定、耐腐蚀性良好、能持续负载大电流、使用寿命长以及适用能力强，缺点是成本高、质地较脆、易碎，在运输、搬运，甚至是安装当中，容易发生龟裂或断裂现象。目前，接地模块220kV以下线路工程中应用较少，但在中国其他一些相对发达的地区，接地模块已经被大规模使用。

2.4 闭合环形接地装置

闭合环形接地装置主要应用于水田及部分房屋密集的居民区。闭合环形接地装置是输电线路主要的接地方式之一，主要应用于水田及征地困难地区。

以110kV线路C线工程为例，工程地形主要为水田和丘陵，工程部分塔位土壤电阻率如表3所示。

表3 110kV线路C线工程土壤电阻率表 Ω·m

工程该段塔位全部主要位于水田内，土壤电阻率均在500Ω·m左右，在该线路工程中均采用了闭合环形接地装置。

采用闭合环形接地装置，优点是接地体占地面积小，使用材料量少，缺点是接地效果不明显，难以应用于土壤电阻率高的塔位。在一些居民较密集、土壤电阻率不高的区域，可以适量采用闭合环形接地装置可以有效减少施工受到的阻力。

2.5 垂直接地装置

垂直接地装置主要应用于钢管杆及部分房屋密集的居民区。垂直接地装置在输电线路应用较少，主要应用于使用钢管杆的输电线路。工程地形主要为平地，工程使用杆塔全部为钢管杆，工程全部杆塔均采用垂直接地装置。

垂直接地接置的优点是接地体占地面积小，土壤电阻率高的地方可以采用接地体包裹降阻剂，缺点是降阻效果不如放射形接地装置，成本较高，应用于钢管杆以外杆塔时施工难度大，比较适合用于钢管杆。

3.结论

通过探讨110kv输电线路杆塔接地装置可知，目前许多地区均采用放射形接地装置，对于土壤电阻率较高的山区，仅通过添加降阻剂来辅助接地是远远不够的，且放射性接地装置具有占地面积大、受阻可能性大和危险性高等不足。因此，为更好确保输电线路运行的安全可靠性，笔者认为还应合理利用接地模块以及闭合环形接地装置，才能综合发挥出杆塔接地装置的整体性能。

参考文献：

[1] 范宇.浅谈110kv输电线路杆塔接地装置在山区的选择[J].企业技术开发.2011年第15期

[2] 谢学飞.浅析输电线路杆塔接地装置的降阻技术[J].科协论坛（下半月）.2012年第12期