基于输电线路杆塔接地装置新材料、新工艺研究与应用

王枝茂

国网福建省电力有限公司寿宁县供电公司 福建寿宁 355500

接地装置改造的基本思路和方向就是为了符合现场防雷保护的需要，这也是根本的目标。根据DL/T-620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》关于耐雷水平的要求，一般线段的杆塔也应达到进线段耐雷水平的2/3以上，因此，接地电阻值也应保持相对较低的水平。如110kV线路进线段耐雷水平应达到75kA，一般线段也应达到40kA以上。表1是根据常规的计算分析方式得出的双地线保护线路对接地装置的基本要求[1]。实际耐雷水平还会受到雷电波陡度、杆塔高度、绝缘水平等多种因素的影响。

由表1中数据表明，在双地线保护的情况下，要达到较为满意的耐雷水平，110kV线路进线段的接地电阻都应控制在5-10欧之间，一般线段也应控制在5-20欧之间，尤其是110kV线路，对接地电阻的要求更高，否则线路就很难达到基本的耐雷水平。对于单地线的输电线路，由于架空地线的耦合系数偏小，计算表明，在同样接地电阻情况下，其耐雷水平要低25%左右，即使确保表中的接地电阻要求，也不易满足所需的耐雷水平。由于绕击率偏大，运行效果则更加恶化[2]。

输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻和冲击系数主要与冲击电流幅值、接地装置的几何尺寸及土壤电阻率有关。通过对大量的试验数据的回归拟合得到计算冲击系数的经验公式：

由公式1可导出铁塔接地装置的冲击系数的拟合计算公式：

式中，ρ为土壤电阻率，单位为为几何尺寸，单位为为冲击电流幅值，单位为。

1 110kV韩斜Ⅰ路原接地装置分析

1. 原接地装置概况

110kV韩斜Ⅰ路#5塔等杆塔原接地装置为方环八射线的水平敷设接地极。接地射线材料采用φ10普通钢筋，接地引下线采用φ12热镀锌钢筋，各部分采用搭接双面施焊方式相连接。每个搭接焊点及接地引下线地面以上30-50cm至地面以下100cm 左右刷涂沥青防护。接地体埋设深度70cm。

1.2 原接地装置（材料、工艺方面）缺点

原接地装置（材料、工艺方面）缺点包括：耐雷性能较差；易腐蚀，使用寿命短；维护工作量大，维护成本高；材料与施工机具笨重，施工难度大；易虚焊影响质量。

2 采用新工艺、新材料对接地装置进行改造

2.1 接地射线的分布采用延伸地线

对接地射线的分布提出要求，是出于提高雷电流的电磁耦合效果的考虑，根据雷击闪络的反击理论，增加耦合系数都是提高耐雷水平的重要手段。

延伸地线的原理表现为：在两基杆塔之间，设置一根互连的水平接地射线即形成了延伸地线，可起到良好的耦合和散流作用。其中耦合作用是这种装置不可忽视的重要优点。相对而言，其成本也较为低廉，适宜推广。

2.2 相邻线路杆塔水平接地极的互连

提高接地效果除了有效增加射线长度等基本措施外，相邻线路的杆塔接地系统互连也是一项有效手段，目前在我省现有线路中已有不同程度的运用。但是，存在互连关系混乱，不利于检测维护的问题，为了改善整个接地系统的效能，有效的互连是十分必要的。为了改善相邻杆塔的散流效果，一般互连应采用不少于两根的射线。

互连杆塔的距离一般可考虑在100米以内，必要时，可延长至150米。

2.3 新材料、新工艺的优点

（1）延伸地线有效地起到了耦合作用，同时成本比较低廉。

（2）相邻线路杆塔水平接地极的互连在一定程度上减小了接地电阻，起到了散流的作用，提升了杆塔的耐雷水平。

（3）材料自身电阻率小。相对于φ10普通钢筋来说，LJ-70铝绞线对地有效截面增大，土壤接触电阻较小，有利于雷电流的分散。表3-1列举了韩斜Ⅰ路#65、#67、#68四基杆塔敷设方式相同。

（4）耐腐蚀性好，使用寿命与检查周期长。运行维护工作量小。

（5）采用接续管钳压连接，施工相对简单省时[3]。

3 结语

本论文提出的新工艺适用于档距较近的杆塔，有效提升了杆塔的耐雷水平。针对山区环境采用铝绞线、接续管连接等来改造杆塔接地装置可解决接地装置防腐蚀难题。适用于山区输电线路杆塔旧地网大修、改造，延长地网改造周期。