山西北部应县风电输电线路不合格接地体处理

郭建飞

摘要：文章从输电线路杆塔接地体对线路安全运行的作用入手，分析了山西北部应县风电山区输电线路杆塔接地电阻值偏高的原因，并根据实际情况提出解决山区不合格接地电阻值偏高的的具体措施

关键词：接地电阻;接地体;组合接地;降阻剂

引言

输电线路杆塔接地装置是输电线路的重要组成部分，是接地体和接地引下线的总称，其作用是确保雷电流可靠泄入大地，保护线路设备绝缘，减少线路雷击跳闸率，提高运行可靠性。降低接地装置接地电阻是提高线路耐雷水平的主要措施。山西应县群山环绕，而架设于该地区的输电线路很大程度上受到山体地形地貌的影响，特别是敷设于土壤电阻率较高的土体中的杆塔接地体，常年受到雨水冲刷、环境腐蚀等因素的影响作用，接地电阻测试值往往偏高。

山西电建所施工的输电线路如35kV集电线路都经过该区域，以35kV集电线路为例，该线路连接风电场升压站及就地风机箱变，全长14.5公里，2020年12月投运，共有杆塔53基，其中12#-21#、37#-42#连续杆塔位于应县北部海拔较高的山区中，部分杆塔基础回填土出现严重沉降，基础和地下接地体出现外露，接地电阻值测试偏高。

一、造成应县风电场集电线路山区杆塔接地电阻值偏高的原因

1.应县风电场群山环绕，土壤电阻率偏高，杆塔所处位置为沙砾、石子或岩石，土壤电阻率一般在2000—5000Ω·m之间。2.土壤在非雨季时干燥，由于大地导电基本上是靠离子导电，可以离解的各类无机盐类只在有水的情况下才能离解为导电的离子，干燥的土壤导电能力是非常差的，为输电线路的安全稳定运行埋下了安全隐患。3.山区施工困难，接地工程属于隐蔽工程，往往出现不按图施工，偷工减料，如接地体埋深和水平接地体敷设长度不够，少打垂直接地极等，直接影响接地电阻值，同时由于埋深不够会且上层土壤容易干燥，受气候的影响也大，上层土壤中含氧量高，对接地体的腐蚀也就较快。4.回填土不符合要求，要求用细土回填，并分层夯实，实际施工时很难做到，尤其是在岩石地段施工时，由于取土不便，往往采用开挖出的碎石回填，这样接地体就不能与周围土壤保持可靠的电接触，同时还会加快接地体的腐蚀速度。

二、山区杆塔接地体现状分析

输电线路常见的接地体有单一的垂直接地体、单一的水平接地体、水平环形接地体和水平辐射接地体等形式，输电线路杆塔采用哪种形式的接地体主要由接地电阻的要求和土壤的电阻率大小来确定。针对应县风电场山区的地形特征和接地电阻值偏高的情况，经翻阅线路施工图纸后得出，2条35kV接地体基本都是采用水平环形接地体接地的方法，该型式的接地体已经不能满足运行需要，需要对其接地体进行改进。

三、采用组合接地法降阻

采用垂直接地体加水平环形接地体组合接地的方法在土壤电阻率较低时接地作用明显，诸如杆塔基础周围为岩土的苏州西部山区中，其作用大大削弱，经过多次讨论，针对应县风电场地形特点和现有输电线路的运行状况，最终形成了采用水平外延接地体，辅以垂直接地体增加新型降阻剂进行降阻，具体方法如下：1.接地装置宜围绕杆塔基础沿等高线敷设成闭合环形，同时在此基础上增加放射性接地极，两接地体间的平行距离不应小于5m，接地体铺设应平直。2.放射形接地极可采用长短结合的方式。垂直接地体应垂直打入，并防止晃动。3.开挖水平接地体的沟槽，水平接地体的沟槽深应达到0.8m，如开挖条件条件恶劣，最低不得低于0.6m。4.接地体敷设前应在接地沟槽内敷设不少于10cm厚的新土。敷设时应保持接地体平直。5.焊接。当水平接地体和垂直接地体铺设完毕后，对各焊接头应进行可靠的焊接，焊接应采用搭接焊接，圆钢搭接的长度应为其直径的6倍，并应双面焊接，扁钢的搭接长度应为其宽度的2倍，并应四面焊接。焊口质量应符合要求不得有虚焊、假焊现象。采用上述方法对2条35kV集电线路位于山区的接地装置进行了处理，其接地电阻值已经有了明显的下降。

四、采用组合接地法+新型降阻剂进行降阻

经过用组合接地法进行降阻后，虽然效果明显，但是从下降的幅度上看，除14#、16#、17#、21#、39#、40#、41#降阻较明显外，其余接地电阻值下降幅度不大，也没有下降到合理的范围内，经过认真分析，存在以下原因：1.本次处理应县风电场不合格接地电阻时间恰逢多日无雨，土壤干涸，测量值普遍偏大。2.35#、78#、15#、4#、10#、56#、98#杆塔基础位于岩石中，即使采用增加放射性接地极，并用新土回填的方法，但是效果不

好。在翻阅相关资料，对上述五基接地体进行了二次开挖，并采用水平外延接地体，辅以垂直接地体并同时施加新型降阻剂进行降阻。只有接地电阻降低了才能通过避雷器或避雷线将雷电流引入大地减小对升压站的危害，所以就如何减小接地电阻，进行专题讨论。对2019年7—9月份全年由于接地电阻过高，由雷害而引发升压站线路跳闸进行了统计。从统计的数据分析来看，认为要减少山区线路雷害的次数，提高接地电阻合格率十分关键。根据这一思路提出能否采用一种无污染且价格便宜的降阻剂替代产品，是提高山区线路的接地电阻合格率的新想法。归纳出了二个新的选择方案：方案1采用高新科技产品石墨棒，方案2采用新型接地降阻剂。

1.设定目标

利用新型接地降阻剂，作为石墨棒的替代产品，在降低接地电阻保证接地电阻合格率的同时，降低材料使用成本，确保线路安全稳定运行。

2.提出的方案

2.1.问题的提出：使用石墨棒的方法，使过高的接地电阻合格。在放射型接地网的四个接地极开挖1.5米深后，分别用石墨棒作为接地极和接地体进行连接，需用1.3125吨石墨棒。使用填充新型接地降阻剂的方法，使过高的接地电阻合格。仅在放射型接地网的四个接地极开挖1.5米深后，分别在接地极处，填充250KG的新型降阻剂。在放射型接地網的四个接地极填充铁粉后，并在开挖的0.8米深的接地网开挖层填充3000KG的新型降阻剂。

2.2初步设想方案的选择：

1在放射型接地网的四个接地极开挖1.5米深后，分别用石墨棒作为接地极和接地体进行连接，需用1.3125吨石墨棒。

实验分析：1.石墨棒：1.3125吨*5000元/吨=6562.5元;2.开挖人工费：2人*150元/人=300元;3.运输费：100元;4.经掩埋后试验接地电阻有明显下降，接地电阻为27.3Ω<30Ω，接地电阻合格，合计费用：6962.5元。

特点及优缺点：接地电阻明显下降;成本过高;安装复杂。

结论：虽接地电阻明显下降，但不能符合线路接地电阻要求。

2在放射型接地网的四个接地极填充新型降阻剂后，并在开挖的0.8米深的接地网开挖层填充3000KG的新型降阻剂。

实验分析：1.新型降阻剂：4吨*380元/吨=1520元;2.开挖人工费：2人*150元/人=300元;3.运输费：400元;4.接地网材料费：307元;5.经掩埋后试验接地电阻有明显下降，接地电阻为20.4Ω<30Ω，符合接地电阻要求。

特点及优缺点：降阻剂用量适中;成本适中;接地电阻明显下降并符合接地电阻要求。

结论：降阻剂用量虽大，但接地电阻明显下降，并符合要求。试验分析表明：选用的新型降阻剂替代产品“铁粉”，价格低廉、使用方便、工序简单，在35KV山区输电线路接地电阻过高的杆塔使用效果明显合格率在90%以上，且铁粉具有不污染环境、不宜分解、不宜流失等特点，可以保证线路安全稳定运行。

施工结束后十天，对五基杆塔的接地电阻值再次进行测量。经过对比分析，采用水平外延接地体，辅以垂直接地体并同时施加降阻剂进行降阻后，原不合格接地电阻阻值有了明显的下降。改造后2条集电线路，未发生由于接地体原因引起的线路雷击跳闸事故，提高了线路运行可靠性。

结束语：

输电线路杆塔接地装置是输电线路防雷的主要措施，其设计、施工及运行维护的好坏直接关系到输电线路杆塔耐雷水平的高低通过对苏州西部山区部分线路杆塔不合格接地体采用组合接地法加降阻剂进行降阻后，效果明显，降低了线路雷击跳闸率，保证了输电线路的安全稳定运行。

参考文献：

[1]输变电施工工艺示范手册中国电力出版社[2]架空输电线路杆塔接地装置中国电力出版社[3]电气装置安装工程接地装置施工及验收规范中国计划出版社[4]电力安全工作規范（线路部分）中国电力出版社