输变电工程中实用型接地网连接接头的研制

施明 李勇 李子新

摘要：为了保证接地网的接地性能，在接地网施工时，必须保证接地体之间的连接牢固可靠。现对接地体之间常采用的传统连接方式进行了论述，针对传统连接方式中易出现的问题，研制出一种实用型接地网连接接头，配合使用压接技术，可大大提高接地网施工的安全性，缩短施工周期，节约施工成本，延长接地网的使用寿命。

关键词：接地网;接地体;连接接头

0    引言

接地网是输变电工程中不可缺少的部分，其作用是为变电站、发电厂中的雷电流和故障电流提供泄流通道，降低雷击跳闸率，还可为站内电气设备提供公共的零电位，保证站内的电气设备安全可靠地运行[1-2]。随着我国电网规模的不断扩大，高电压等级的输变电工程越来越多，接地短路電流和故障电流不断增大，因此要求接地网必须具有较高的安全稳定性[3]。

目前绝大多数地区的变电站、发电厂中的接地网，常选用镀锌圆钢作为接地导体，少部分地区的接地网采用扁铜、铜绞线等铜材作为接地导体。接地导体之间一般是通过机械连接、焊接连接、焊剂熔接、螺栓连接等组合在一起形成接地网[4]。但传统连接方式易出现接头处连接不牢固、接头处易发生腐蚀断裂等问题，大大降低了接地网的接地性能，同时存在施工周期长、施工费用过高、易发生火灾等缺点[5]。针对传统连接方式中存在的缺陷，本文研制出一种实用型接地网连接接头，利用便携式压接钳将接地体压接在连接接头内。采用该方法进行接地网施工，可保证接地体之间的连接牢固可靠，并且接地体连接处有连接接头的保护，不易被锈蚀，大大提高了接地网的使用寿命，同时该方法操作简单，所用工具少，安全无危险，经济性好，适用范围广，具有广阔的推广应用前景。

1    接地体之间的传统连接方式

输变电工程中的接地网是由一定数量的接地体连接而成的。由于接地网长期深埋在不同地质的土壤中，土壤中的酸碱物质会对接地网造成一定的化学腐蚀;此外，接地网受化学腐蚀、外力破坏、雨水冲刷等因素的影响，其接头处易发生锈蚀、断裂等，同时其接地电阻也将发生变化，严重影响其使用寿命和接地性能，对电力系统的安全稳定运行造成一定的影响。因此，在接地网施工过程中必须保证接地体连接接头处牢固可靠。

目前接地网中接地体之间常用的连接方式有焊接连接、螺栓连接、线夹连接等，具体适用范围及优缺点如下：

1.1    焊接连接

接地体之间最常采用的连接方式是焊接连接或焊剂熔接，但在焊接过程中焊接质量受人为因素影响较大，焊接接头的稳定可靠性较差，特别是焊接会对接地体造成一定破坏，一旦接地体的连接头处出现焊接不牢固，接地网的腐蚀断裂速度将大大加快，接地网的泄流性能和接地性能将受到一定影响[6]。

输变电工程中常采用镀锌钢、锌包钢、锡包钢、不锈钢等材料作为接地体，通过不同的焊接技术将接地体焊接组成接地网。目前常用接地材料的连接方式及可靠性如表1所示。

由表1可看出，接地网最常用的接地材料为镀锌钢，其采用的焊接方式为电弧焊，采用该连接方式接头的可靠性比较低，锡包钢、锌包钢所采用的焊接方式也存在这个问题。

接地网的实际施工运行经验表明，接地体之间采用焊接方式还存在以下缺陷：

（1）焊接所使用的电焊设备需要市电或发电机，受外界条件和设备的限制比较大;

（2）气焊需要动火，在野外容易发生火灾;

（3）焊剂熔接产品的成本比较高;

（4）电焊及气焊设备比较笨重，携带搬移不方便;

（5）电焊和气焊焊接工艺复杂，需要专门的特种作业持证人员才能操作;

（6）焊接处连接电阻大;

（7）采用焊接方式工作量大，施工效率低，影响施工进度。

1.2    螺栓连接

若接地网中的接地体采用扁铜条，则两个扁铜条之间的连接常采用螺栓，连接时螺栓接头的最高允许温度不能超过250 ℃，铜线的最小截面积应≥102 mm2，此外螺栓连接时扁铜条的接触面还应满足接地体的相关施工工艺要求。

1.3    线夹连接

若接地网中的接地体采用的材料为铜绞线，则两根铜绞线之间的连接常采用线夹，但该方法不能用于十字交叉连接，若要十字交叉连接，需制作专用的十字接线线夹，或组装成接地铜排，再用螺栓将接地铜排和接地线夹连接。线夹连接方式适用范围较窄，工艺复杂，仅适用于裸铜绞线之间的连接。

综上所述，以上连接方法存在焊接不牢固、施工工艺复杂、适用范围窄等缺点，在此背景下，本文研制出一种实用型接地网连接接头，可解决以上问题。

2    实用型接地网连接接头

本文研制出一种压接式接地网连接接头，将镀锌圆钢接地体放入连接管内对接好，然后使用便携式压接钳进行接头的压接。根据接地网的类型不同，研制出的压接式接地网连接接头可分为一字型、T字型、十字型等，如图1～3所示。

采用该方法进行接地体的连接，具有以下优点：

（1）接头处连接牢固可靠，并且有压接管保护接头，接头处不易腐蚀断裂，可延长接地网的使用寿命;

（2）所使用的工具简便轻便，便携式压接钳重约5 kg，而电弧工具重量在60 kg以上;

（3）安全可靠，连接过程中无明火，不会发生火灾，不会对施工人员造成危险;

（4）操作简单，无需专门的特种作业人员操作，劳动强度比较低;

（5）工序简单，可以大大缩短接地网施工周期;

（6）施工成本低，一个压接管连接接头的成本在几元左右，远远低于电焊成本，不到电弧焊成本的10%;

（7）适用范围广，可应用于不同的接地体材料中，比如接地体材料为铜绞线、钢绞线、不锈钢等，只要配合内径适当的压接管连接接头，均可采用压接的方式，无需采用螺栓连接或焊接连接。

采用上述方法进行接地体的连接时，需要满足以下工艺要求：

（1）连接管要有足够的载流量，保证接地网将雷电流或故障电流泄入大地;

（2）选用的连接接头孔径最大为接地体外径的1.1倍;

（3）压接前需将连接接头孔径内部及接地体端部清理干净，不能有铁锈、杂质等;

（4）从连接接头两端穿入管孔内部的接地体长度必须相等并各占连接接头的一半;

（5）连接时接头处的温升要小于被连接导体的温升;

（6）接头接续处两端点之间的电阻应小于等于同等长度导体电阻的1.1倍;

（7）采用便携式压接钳压接时，应从连接接头中间开始向两端进行压接;

（8）接头压接好后，应在连接接头端部及表面涂刷防腐油漆，提高其防腐蚀性能。

此外，整个施工过程要严格按照接地网施工的相关工艺要求施工。

3    推广应用前景

本文所研制的实用型接地网连接接头配合压接技术，可解决接地体之间的连接接头可靠性差、施工成本高、施工效率低、所用设备笨重、易出现火灾等问题，并且操作简单、经济性好、施工费用远低于同类接地体连接所使用的其他方法;此外，适用范围广，可广泛应用于变电站接地工程、输电线路接地工程、电缆接地工程、配网接地工程等，具有极大的推广应用价值。该接地网连接方法在江门供电局输变电工程中先期试点应用，在实际应用中取得良好效果后，在输变电工程中再进行全面的推广使用。

4    結语

本文所研制的实用型接地网连接接头，将接地体从压接管两端穿入连接接头内部，并使用便携式压接钳将接地体固定压接在连接接头内，从而实现接地体之间的可靠连接。该方法经济性好、操作简单、安全可靠，可大大缩短接地网的施工周期，延长接地网的使用寿命，具有极大的推广应用价值。

[参考文献]

[1] 王守奎，汪海涛.接地材料和连接方式的选择[J].广东电力，2004，17（5）：9-11.

[2] 聂京凯，邓华，吕朝晖，等.镀锌钢接地网及其钎接技术研究[J].热加工工艺，2012，41（13）：191-194.

[3] 陈红梅，郝鹏，李飞.1 100 kV特高压变电站接地电极接头质量控制和检测[J].计量与测试技术，2018，45（4）：12-14.

[4] 侯世春，李国兴，关艳玲，等.变电站土壤对接地网腐蚀性能评价方法的研究[J].东北电力技术，2017，38（10）：5-8.

[5] 王平，贾立莉，李守学，等.110 kV全户内智能变电站接地网优化设计[J].中国电力，2018，51（3）：42-48.

[6] 冯拉俊，李新华，沈文宁，等.接地网放热焊接的新型焊粉研制及接头性能研究[J].焊接，2015（8）：22-26.

收稿日期：2019-11-05

作者简介：施明（1979—），男，广东江门人，工程师，从事电力工程项目管理工作。