输电线路杆塔接地体连接方式改进探讨

摘 要：杆塔接地装置的正常运行是输电线路安全可靠运行的重要保证，但在其运行过程中，接地体由于受外力破坏或电化学腐蚀等因素影响，容易发生损伤和断裂故障。基于此，对杆塔接地装置失效原因进行了分析，提出了接地体采用液压连接方式替代传统的焊接连接方式的建议，以提高接地体在运行中的抗腐蚀能力，延长接地体使用寿命。

关键词：输电线路;接地装置;液压连接

0 引言

杆塔接地装置是输电线路中的重要组成部分，在常规运维周期下，输电线路杆塔接地体5～10年就需进行维修改造。在接地体维修和改造过程中，从开挖出的失效接地引下线、接地体来看，其失效形式主要为杆塔接地引下线和接地体严重腐蚀，腐蚀部位主要集中于焊接接头及接头两端30～50 cm，实际腐蚀部位长度为60～100 cm，此段腐蚀特别严重，如图1所示。一般传统的接地体焊接处防腐措施是在焊接接头和接头两端30～50 cm范围内涂环氧富锌漆，而传统的接地体连接方式（焊接）及使用材质是造成腐蚀的主要原因，因此，亟需针对现有接地连接方式进行分析，并提出相应的改善对策，以提高杆塔接地网稳定性，延长检修周期，保证电网的安全运行。

1 输电线路杆塔接地装置失效原因分析

（1）焊接造成接地圆钢镀锌层表面烧损，降低了接地体防腐蚀性能。采用常规接头搭接焊方法，焊缝长度一般为8～10 cm，在焊接过程中，由于焊接时温度较高，导致与圆钢搭焊附近的镀锌层烧损，烧损长度一般为15～30 cm。即使焊接后涂刷环氧富锌漆再进行接地体的敷设，接地装置使用寿命也不会超过10年。

（2）土壤腐蚀接地体。土壤腐蚀的影响因素有土壤透气性、含水量、湿度、电阻率、溶解离子的种类和数量、pH值、氧化还原电位、有机质以及微生物等。土壤与其他腐蚀介质相比，具有多相性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点，并且由于土壤中微生物和有机质等的存在并参与反应，进一步加剧了土壤腐蚀的复杂性，在接地体长期运行过程中，土壤化学腐蚀、电化学腐蚀以及细菌（微生物）腐蝕等都会不断蚕食接地体。

2 输电线路杆塔接地体连接方式的改进

为了提高接地体在运行中的抗腐蚀能力，延长接地体使用寿命，可采取的措施有：（1）改善接地体周围土壤环境;（2）加粗接地体并采取防腐措施;（3）采用耐腐蚀的导电新材料作为接地体;（4）改进接地体连接方式，以压接方式替代传统焊接方式。

本文主要讨论采用液压连接方式替代传统焊接方式，以提高接地体连接部分的耐腐蚀性能。

2.1    接地体连接方式的发展

2005年以前的相关规范只规定了接地体采用焊接连接这一种方式，但2005年以后的规范增加了接地体可采用压接连接的方式，规范规定：当圆钢采用液压连接时，接续管的壁厚不得小于3 mm，对接长度不得小于圆钢直径的20倍，搭接长度不得小于圆钢直径的10倍，接地用圆钢如采用液压方式连接，其接续管的型号与规格应与所压钢筋相匹配。

规范已允许接地体采用液压方式连接，并规定了接续管的壁厚和长度要求，但由于推广不足以及相应接续管产品（直通、三通管）尚无相应厂家批量生产，所以在设计、施工时期，输电线路接地体连接方式绝大部分仍然采用焊接方式。但是现场焊接存在运输困难、接地体不易平直敷设等问题，若采用气焊方式需要氧气瓶、乙炔瓶等，采用电焊时需要发电机、电焊机、电缆盘、油桶等设备，作业设备多，运输量大，操作复杂，易烧损焊接处接地体表面，安全风险大等。而液压连接方式具有施工设备少、体积小、重量轻、操作简单、对接地体无破坏、安全风险小等优点，所以接地体采用液压连接方式值得推广。

2.2    液压连接方式分析

采用液压连接方式的关键在于连接套管的选择和现场压接操作。本文以直径14 mm的镀锌圆钢作为接地体，对液压连接方式进行分析。

2.2.1    连接套管的选择

直径14 mm镀锌圆钢截面积：

S=πr2=3.14×72=153.86 mm2

按照规程规定，接续套管的壁厚不得小于3 mm，当金属套管壁厚为3 mm时，则套管直径为14.5+（3×2）=20.5 mm，半径为20.5/2=10.25 mm。如将圆钢母线压接紧密，则近似的接地母线截面积为：S=πr2=3.14×10.252=329.90 mm2 ，是圆钢截面积的2.14倍。

按照不小于圆钢直径的20倍选取接续套管长度，套管长度为14×20=280 mm。推荐套管型号选择？准20 mm×300 mm，套管材质选用铁素体不锈钢1Cr13、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti或铜锌合金（黄铜）较好。因为这三种材料都有良好的导电性能以及优良的防腐性能，硬度适中，便于接头压力钳操作。

2.2.2    液压连接方法

（1）直通管压接。事先在钢管中间划印，第一模压于钢管中间，然后由中间分别向两侧管口压接，压接时压模合拢后应停留5 s后才能松去压力，两模之间应首尾相连，重叠不少于5 mm，如图2所示。压后检查压接尺寸，清除飞边和毛刺，在管口及压后钢管表面涂以改性树脂，其作用一是封口，防止套管接头处内部浸水和氧化;二是挤压面防腐。

（2）T型管压接。按顺序由T型管管根处分别向三个管口压接，压接时压模合拢后应停留5 s后才能松去压力，两模之间应首尾相连，重叠不少于5 mm，如图3所示。压后检查压接尺寸，清除飞边和毛刺，在管口及压后钢管表面涂以改性树脂。

（3）压后尺寸允许偏差参考国家现行标准《输变电工程架空导线及地线液压压接工艺规程》（DL/T 5285—2013）。压接管压后对边距尺寸的最大允许值为S=0.866×0.993D+0.2 mm;飞边、毛刺及表面未超过允许的损伤，应锉平并用0#砂纸磨光;弯曲度不得大于2%，有明显弯曲时应校直;校直后的接续钢管如有裂纹，应割断重接。检验合格后及时喷涂改性漆进行防腐。

2.3    实际应用及效果

湖北某500 kV线路的杆塔接地改造中采用液压连接方式对镀锌圆钢接地体进行连接，现场压接的T型三通套管如图4所示。压接好的接地体经过实测，接地电阻满足要求。实际应用证明该连接方式在施工中具有轻便、灵活、操作方便等特点。此方法解决了由于焊接造成的接地圆钢镀锌层表面烧损问题，提升了接地体连接点的耐腐蚀性能。

3 结语

输电线路遭受雷击导致跳闸的事故时有发生，其中一部分原因是由于反击引起的跳闸事故，要想最大限度降低反击跳闸率，必须保证雷电流顺利经过接地装置进行释放。对于输电线路投运时间较长、运行环境较差的杆塔接地体需进行开挖检查，对不合格的、腐蚀严重的接地装置及时进行改造施工。

2005年后的线路施工及验收规范己接受并增加了接地体液压连接方式，但受限于宣贯力度不足以及相应接续管产品（直通、三通管）尚无相应厂家批量生产，所以应加大宣贯力度，在设计和施工时优先考虑接地体采用液压连接方式。

接地体采用液压连接方式优于焊接连接方式，接地体采用液压连接方式使得输电线路接地网可以在各种复杂环境下实施修护，其连接方式轻便、灵活、操作方便，减少了现场工器具，尤其是较重的发电机和电焊机;压接套管时对接地体没有加热过程，不会烧损接地体及防腐保护层（镀锌或不锈钢金属），避免接地体在改造过程中二次受伤。接地体采用液压连接方式，对于提高杆塔接地网稳定性，延长检修周期及保证电网的安全运行具有重要意义。

收稿日期：2019-12-30

作者简介：张晖（1985—），男，湖北咸宁人，工程师，从事输电线路设计及研究工作。