探索便组装式石墨接地网在山地输电线路上的应用

摘 要：输电线路在电力系统中起着重要的输送作用，它关系到整个电力系统的安全和高效地运转。随着近年来国家大力发展西部偏远山区，尤其以贵州地区为代表，使得该地区的电力系统得到了巨大的发展。但由于当地的地理位置和气候条件的独特性导致在输电线路的架设过程中出现了一些问题。而便组装式石墨接地网的出现让这一问题得到了极大的改善。文章主要介绍了便组装式石墨接地网的优点及其在山地的应用。

关键词：便组装式石墨接地网；山区；输电线路

引言

随着我国社会主义现代化进程的不断推进，国家开始着力发展偏远西部山地。经济的发展与电力系统的支持密不可分。而电力资源的安全、稳定运送又离不开输电线路杆塔。近年来由于输电杆塔与地面接触不良导致出现雷暴事故使得电力输送中断最终造成巨大的经济损失的报道屡见不鲜，加之山地的土壤电阻率比较高，输电线路杆塔的电阻难以满足输电要求。此外，众所周知国内外输电线路接地网一般使用金属类接地材料做成，例如扁钢、不锈钢、铜，以及含电镀金属层的镀锌钢、不锈钢包钢、铜包钢金属接地材料。使用金属材料不仅大大增加了施工成本，而且最大的难题就是在恶劣环境中特别是在山地安装较为困难同时还会出现严重的腐蚀。根据调查研究结果显示，钢铁接地材料的腐蚀速度较快，通常使用3-7年后就会发生较为严重的腐蚀。虽然不锈钢材料的出现在一定程度上缓解了传统钢性材料的缺点，但是其高昂的价格令电力部门望而却步。针对金属材料在输电线路中的应用所表现出的弊端，一些非金属材料诞生了，其中最具有代表性的就是便组装式石墨接地网。本接地网采用高碳导电石墨通过先进生产工艺制造而成，该产品属非金属导电体，耐腐蚀、不生锈、大电流冲击不反击、不损坏、耐高低温、接地电阻稳定、免维护、免更新、安全可靠，且使用寿命长可达30年之久。使用时不受环境、气候条件限制，安装便捷、省时省工、缩短施工周期，该产品轻巧、用量少、效果显著、节约土地资源和施工周期，节能、环保、防盗，尤其适合酸性土地、碱性土壤、沼泽地、湿热地带、海滩以及高山丘陵等施工困难、土壤电阻率较高的地方使用。

1 便组装式石墨接地网的优点

由于石墨自身具有耐高温性、导电导热性强、化学稳定性高、可塑性好的结构特点，因此赋予了便组装式石墨接地网很多优点。

1.1 导电性好

导电性对于接地网来说是最为重要的一个因素。雷电中携带有大量的电荷，当它与电塔接触时，为了消除过量的电荷，接地网必须保证自身的导电性良好，才能使电荷引入地下。由于石墨自身具有良好的导电性，是其它非金属材料的一百倍。本接地网的常温固态电阻率为1.0×10-6Ω·m，对大电流的耐受程度为30kA/s，同时对150kA的电流冲击不发生反击，因此使用该接地网可以极大地降低地面的接地电阻，山地的土壤具有较高的土壤电阻率，利用改装置可有效地降低土壤电阻率，保证雷电中的大量电荷顺利引入地下。

1.2 稳定性好

面对山地的气候严寒和土壤情况的复杂性，接地体会因受到各种恶劣条件而发生损坏，因此选择一种自身特性稳定材料对于接地网来说十分重要。石墨是碳元素最稳定的单质，它可以经受酸、碱、有机溶剂的腐蚀。经反复检验该接地网可分别经受1小时1000℃高温环境及1小时-60℃低温环境，同时酸碱溶液腐蚀率及埋地缆体年平均腐蚀率均为0。同时结合降阻剂的使用可防止接地网被腐蚀，确保接地网的长期使用，进而解决了金属性接地材料容易发生腐蚀且成本较高的缺点。

1.3 便组装性

山地由于其各项条件较为恶劣，不仅对材料是一个重大考验，而且在安装时对于施工人员来说同样也要面对巨大困难，因此接地网的安装必须要方便快捷。金属在寒冷地带往往会因为气温变低而变脆进而导致在接地网安装过程中形变严重，甚至发生损毁，增加了施工成本。而石墨的韧性非常好，具有极高的可塑性。利用这一特点，在石墨接地网安装过程中就不会发生剧烈的形变，因此在山地施工时遇到的问题便可以有效解决，从而提高了工作进度，节约了施工成本。

2 便组装式石墨接地网在山地的安装方案

第一，要通过实地调查分析，根据施工所在地的地质情况确定电塔周围的自然环境状况并测出基部周围的接地电阻值。

第二，通过计算确定石墨块的使用数量和要开挖的接地沟槽的长度，根据电塔接地网设计图纸开挖接地沟槽并注意将槽底清理干净。

第三，在沟底敷设石墨接地线缆，用接地体连接件将长射线与根开连接，确保接地网中间无断点。

第四，连接完成后，对沟道进行回填。回填应选择泥土回填，当土壤电阻率较高时，可辅助敷设石墨膨润土。

第五，在石墨模块与环形干线焊接完毕后，要对焊接口涂抹沥青进行防腐处理，以确保焊接的可靠性和耐腐蚀性。

第六，待全部石墨接地网部件埋设并连接完毕后对接地电阻进行检测，两周后对其进行复测。

第七，如接地电阻没有达到原设计要求，可利用接地网放射线的终端增加模块的方法使接地电阻达到原来的设计值。同时还应注意，在施工中不能将石块直接回填入沟槽，防止石块与接地体发生撞击，造成接地体破损，最终影响到接地体的导电连续性。

3 结束语

如今全球能源互联网正在飞速的发展，如何保证电力系统的安全可靠是新形势下的新要求。贵州地区属于我国较为贫困的地区，其发展离不开电力系统源源不断的支持，因此防雷对山地的输电线路来讲是一个永无止境的话题，能否采取正确的防雷措施直接关系到电力系统和周围人员的安全。由于山地的地理位置独特、气候条件恶劣，對防雷接地网的要求要比海拔较低的地区要求更高。随着便组装式石墨接地网的推广使用，使得这一问题迎刃而解。利用该种接地网可明显降低雷害的频度。在西藏地区的输电线路经过该种接地网的改造后，通过近几年的运行观察，在防止雷击方面得到了很好的效果，而且接地网没有发生腐蚀现象，从而确保了输电线路的安全稳定的运行，降低了维护成本，使山地的电力输送得到了巨大的飞越。

参考文献

[1]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2]林雪梅.可膨胀石墨的化学氧化法制备研究进展[J].炭素，2006（4）：44-48.

[3]顾安妍.膨胀石墨的制备及其导电性能的研究[D].重庆：重庆大学，2010.

作者简介：莫刚（1969-），男，籍贯：四川安岳，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：输电线路技术。