压力注浆复合型降阻技术在输电线路接地工程中的应用研究

彭露苇　魏建民　李伟

输电线路杆塔接地是当前输电线路防雷最基本的保障技术，根据当前输电线路杆塔接地降阻技术需求，本文研究了一种新型输电线路接地降阻技术，即压力注浆复合型降阻技术。首先，介绍该技术的装置结构组成和降阻技术原理，其次，以实际工程为依托，论证了该接地降阻技术在接地降阻、结构施工、经济成本等方面具有的优势和效果。以期为类似工程应用提供参考。

压力注浆;输电线路;接地降阻;工程应用

近几年，我国电网建设无论在建设规模，还是在建设密度上都有了很大提高，并且输电线路的规划与建设逐渐朝着大容量长距离方向发展。由于我国各地区地形、地质等环境复杂，因此在进行输电线路建设过程中不可避免的会穿过城镇、农村、农田、山区、平原等各种区域，所以在输电线路规划建设过程中，对于输电线路安全的考虑显得格外重要。据相关统计数据表明，我国输电线路出现的事故有大约50%-70%是由雷击因素引起的，尤其在雷雨天气多发的山区，雷击因素导致的输电线路事故可高达80%，这无疑给我国输电网络的安全运行带来了巨大的挑战，并且在人口密集地区，一般其输电线路杆塔也越密集，而且遇到高压线路时，其电压等级较高，会使得高压输电杆入地故障电流比较大，所以在高压输电杆塔附近出现的安全问题变得更加突出。每年因高压电线受到雷击，造成的伤亡事故屡见不鲜。

输电线路杆塔接地是当前输电线路防雷的最基本保障技术，选择合适的接地技术能够有效减少输电线路受到雷击等外界干扰时发生跳闸的事故。当前，已经存在一些被广泛使用的输电线杆塔接地降阻技术，但大部分接地降阻都存在着效率低、技术造价高、施工不便等问题。因此，本文从输电线杆塔接地降阻技術实际需求出发，设计出一种新型接地降阻技术材料一压力注浆复合型降阻技术，并分析其在输电线路接地工程中的实际应用效果，因此其具有重要工程价值。

1线路接地降阻技术现状

当前在线路接地领域被广泛应用的接地降阻技术主要包括增大接地网面积降组技术、外引线接地降阻技术，深井接地降阻技术以及降阻剂降阻技术。

在一个水平的接地网中，其接地电阻可按照公式（1）进行估算：

式中：P——表示接地工程中所接地土壤的电阻率;

A——表示接地网的面积。

根据公式（1）可知，对于一个接地施工，当接地的土壤电阻率确定时，要想使整体的接地电阻变小，只能采取增大接地网面积的方法。当然这也要求土壤电阻率比较低，如果土壤的电阻率较高的话，要想将接地电阻控制在一定范围内，那么需要扩大的接地面积将成倍增加，这无疑会带来较大的经济成本。所以采用增大接地网面积的接地电阻接触更适合于土壤电阻率较低的情况，当接地土壤的电阻率较高时，显然这一技术不够经济合理。

外引线接地降阻其基本原理是，使用几根线将主要部分的接地网引出并且连接电阻率相对较低地区的接地网，使其形成并联接地网系统，来达到降组接地目的。采用外引线接地降阻技术要注意：所引出的连接线是具有工频阻抗的，这种情况需要引出更多的连接线来实现辅助接地网络进行分流。与前面所提到的增大接地网面积的降阻技术有所不同，外引线接地降阻技术更加适合土壤电阻率较高的情况，并且土壤电阻越高，这种降阻方式的效果也越明显。使用这种接地降阻方式能够有效减少接触电压以及接地网的跨步电压等参数值。

深井接地降阻技术是比较适用于垂直接地的一种特殊的接地降阻形式，这种降阻技术通常使用降阻剂或者一些自身电阻率比较低的物质来作为填充材料。深井接地降阻在接地形式上大致可以分为常规深井、深水井以及深井爆破等三种常用接地形式。在这三种接地形式中，常规形式的深井接地降阻比较适用于接地土壤电阻率较低或中等的条件，或者在接地土壤结构层中，下层土壤的电阻率远小于上层土壤。而当选用的电极长度一样时，使用深水井接地降阻，其降阻效果要好于常规型深井接地降阻。深井接地降阻是借助于改变结构附近地下水的分布情况，增大结构周围土壤的水分来降低接地地区土壤的电阻率，所以这种方法不适合较为干旱的地区。

在我国电网行业中，使用降阻剂进行接地降阻已经具有超过40多年的历史，并且由于其具有适用范围广，并且施工相对方便的特点，被广泛应用于电网系统的接地方案中。采用降阻剂降阻其基本原理是通过在土壤中加入降阻剂，有效的改善并保持建设土壤的导电性能，降低建设土壤的电阻率，间接扩大电力系统的有效接地截面，从而使接地电阻得到降低。通常来说，实际施工中会将降阻剂掺加在施工的接地体周围，加入的降阻剂，一方面能够降低接地电阻，同时还能发挥对接地土的防腐作用。降阻剂更适用于使用在土壤电阻率较大的中小型接地设备和装置中，常用的比如中小型变电所以及线路杆塔。它对于规模较大的接地网效果并不明显，由于规模较大的接地网具有屏蔽作用，但是针对这种情况，仍可以使用降阻剂来改善调节接地电阻的稳定性。

2压力注浆复合型降阻技术

2.1 压力注浆复合型降阻装置结构

本文提出一种新型压力注浆复合型降阻技术，其接地网利用了较为传统的方框射线型结构模式，其结构布置图如图1，在每一个外引射线的顶端与方框顶点相距L的距离处，根据电阻率分布情况以及相关的决定要求设置一个深度不同的垂直接地极。每一个垂直接地极的设置都是利用压力注浆接地方法来设置，同时利用Hi-c CPC导电剂对接地极附近进行注浆压力回填。借助于填充、挤压接地地区岩土的裂缝来实现增大散流的效果。

2.2壓力注浆复合型降阻技术原理

使用压力注浆复合降阻技术进行接地降阻的原理主要包含两方面：一是借助于在每一个射线顶端所设置的注浆接地极的降阻特性，使整个降阻结构大体上构成一个以结构基础为中心的电阻较低的散流通路，这种结构布置，类似于一个扩散的树根形接地，它等效于增大了接地网面积;二是使用Hi-c CPC导电剂进行注浆压力回填，这种Hi-c CPC导电剂具有较低的电阻率，同时也具有与其他降阻剂类似的吸水性和保水性，所以当它扩散渗入到周围的土壤中，能够有效的降低周围土壤的电阻率，使结构附近形成低电阻区。

3工程应用实例及效果分析

在常乐电厂750送出工程中，其28号杆塔位于平原区域，该平原区域土壤层厚度较大，土壤电阻率较高，经测试其土壤电阻率见表1。

在调查过程中，对该杆塔接地电阻进行了测试，测定该部分接地电阻阻值为23.15Ω，而本次施工过程中实测其阻值为19.84Ω。然后根据该地区土壤电阻率以及所采用的接地网射线长度，按照公式（2）估算其理论接地电阻为18.77Ω，其估算结果与实测值相差不大，但考虑到土壤层次以及分布的不均匀性，此次接地设计，根据实测值19.84Ω进行计算。

式中：R——表示接地电阻，Ω;P——表示土壤电阻率，Ω·m;L——表示接地体长度，m;h——表示接地体埋设深度，m;d——表示接地体等效直径，m;A——表示水平接地极的形状系数。

本杆塔接地降阻完全按照压力注浆复合型降阻技术进行设计施工，并全面采取机械化施工方案，施工过程中使用了山地钻机、行走平台系统、气动注浆泵等机械化设备，不仅提高了施工效率，同时也保证了本杆塔接地降阻施工质量。采用压力注浆复合型降阻技术对28号杆塔进行接地降阻后，其接地电阻为8.7Ω，已经达到了接地电阻R≤10.Ω要求，所以压力注浆复合型降阻技术在降阻方面具有较好效果。与此同时，通过对这一实际工程施工过程以及建设好的整体效果进行评价，采用压力注浆复合型降阻技术建立的接地网，在改善电阻区域方面要远大于其他几种单一的接地降阻技术。同时采用这种技术设置的接地网结构形式简单，占用空间面积较小，不受地势地形限制，也减少了培青和征地等方面的经济成本，具有很好的经济效益。

4结语

接地降阻技术作为当前输电线路防雷事故的重要保障，其常用的接地降阻技术包括增大接地网面积降组技术、外引线接地降阻技术，深井接地降阻技术以及降阻剂降阻技术等四大类，这些接地降阻技术在一定条件下能够满足线路降阻需求，但同时也存在着效率低、技术造价高、施工不便等问题。基于此，本文提出一种新型压力注浆复合型降阻技术，这一接地降阻技术明显改善了传统接地降阻技术存在的问题，并且通过实际工程应用，其在接地降阻、装置结构施工、经济成本等方面具有明显的优势。

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（State Grid Gansu Construction Company，Lanzhou Gans  730050）

Transmission line tower grounding is the most basic protection technology of current transmission line lightning protection. According to the current transmission line tower grounding resistance reduction technology requirements， this paper studies a new type of transmission line grounding resistance reduction technology， namely pressure grouting composite resistance reduction technology. Firstly， the structure of the device and the principle of resistance reduction technology are introduced. Secondly， based on the actual project， the advantages and effects of the grounding resistance reduction technology in the aspects of grounding resistance reduction， structure construction and economic cost are demonstrated. In order to provide reference for similar engineering application.

pressure grouting; transmission line; ground resistance reduction; engineering application