输电线粒杆塔接地及其降阻措施

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文章编号 !" # # $ % & $ $ ’( ) # # $ *# $ % # # + # % # +
作者简介 ! 李景禄 ( " A 6 6 % * , 男 , 河南确山人 , 副教授 , 从事接地技术 , 配电网技术研究工作 B+ # B
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输电线路杆塔接地及其降阻措施
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总第 1 * E H期 0
导我们进行杆塔接地设计和施工的依据 ! 杆塔水平接地装置的工频接地电阻可按下式计 算"
输电线路杆塔接地及其降阻措施
李景禄 , 李卫国 , 唐
长沙电力学院 , 湖南 长沙 (

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要 !对输电线路杆塔接地装置进行了分析和研究 ,重点探讨了杆塔接地电阻偏高的问题 ,
提出了解决措施 关键词 ! 接地装置 . 接地电阻 . 降阻 . 防腐
中图分类号 !/ 1 ) 0& 文献标识码 !2
’ ) & * ./ 0 * 1 0 ) + ’ ( ) , ’ & ) % * 23 4 5 .60 * ’ 0 # ) $ + ’ ( ) , 式中 # 7 工频接地电阻 89 :& 7 土壤电阻率 8 $ ; 7 水平接地体的埋深 8 7 水平接地体的 9 <: , <: 直 径 8<:67 屏蔽系数 :/ 7 形状系数 86=/ 的值
wenku.baidu.com
" 前言
输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行 至关重要 降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平 3 减少线路雷击跳闸率的主要措施 - 由于杆塔接地不 良而发生的雷害事故所占线路故障率的比例相当 高 , 这主要是由于雷击杆顶或避雷线时 , 雷电流通 过杆塔接地装置入地 , 因接地电阻偏高 , 从而产生 了 较 高 的 反 击 电 压 所 致-这 一 点 从 " " # 4 5 线路到 6 # # 4 5 线路雷害事故调查可以得到证实 ,即易发生 雷击故障的杆塔 , 大都接地电阻偏高 - 杆塔接地电 阻偏高的原因是多方面的 , 既有设计方面的原因 , 又
关于杆塔的接地电阻 , 文献 7 做了如下规定 ! " 8
表 9 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻 土壤电阻率 ( ; : <* 接地电阻 ( * : =" # # " # " # # >" 6 # " 6 6 # # >"# # # ) # "# # # >)# # # ) 6 ?)# # # $ #
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总第 1 0 ; )期 2
重要 ! 但严格施工更重要 " 因为输电线路要经过地 形复杂 # 交通不便的山川 # 河流 " 特别是位于山岩 区的杆塔 ! 水平接地沟槽的开挖和垂直接地极的打 入都十分困难 ! 而接地工程又属于隐蔽工程 ! 如施 工过程中不能实行全过程的技术监督 ! 就会出现如 下一些问题 $ !不按图施工 "尤其是在施工困难的山区 #岩 % 石地区 ! 偷工减料不按图施工的现象屡有发生 ! 如 水平接地体敷设长度不够 ! 少打垂直接地极等 " ! 接地体埋深不够 " 特别是山区 # 岩石地区 ! & 由于开挖困难 ! 接地体的埋深往往不够 ! 由于埋深 不够会直接影响接地电阻值 " 再者 ! 上层土壤容易 干燥 ! 受气候的影响也大 ! 在北方冬季还会受冻土 层的影响 " 另外由于上层土壤中含氧量高 ! 对接地 体的腐蚀也就较快 " ) *要求用细土回填 ! !回填土的问题 "文献 ( ’ 并分层夯实 ! 可在实际施工时往往很难做到 ! 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 " !采用化学降阻剂或木碳食盐降阻 "采用化学 + 降阻剂或木碳食盐降阻 ! 会在短期内收到降阻效果 ! 但这是不稳定的 " 因为化学降阻剂和食盐会随雨水 而流失 ! 并加速接地体的腐蚀 ! 在以后的时间内接 地电阻迅速反弹 ! 并缩短接地装置的使用寿命 ! 这 已被大量的工程实践所证明 " , . 运行方面的问题 有些杆塔的接地装置在建成初期是合格的 ! 但 经一定的运行周期后 ! 杆塔接地电阻会变大 ! 这除 了前面介绍的由于施工时留下的隐患外 ! 以下一些 问题值得我们注意 " !由于接地体的腐蚀 !使接地体与周围土壤的 % 接触电阻变大 ! 特别是在山区酸性土壤中 ! 接地体 的腐蚀速度是相当快的 ! 如焊接头处因腐蚀断裂会 造成一部分接地体脱离接地装置 " 在山坡地带 ! 因水土流失而使一些接地体离 ! & 开土壤外露 " 杆塔接地引下线与接地装置的连接螺丝因锈 ! ’ 蚀而使回路电阻变大或形成电气上的开路 " ! 杆塔接地引下线接地极被盗或受外力破坏 " + 这些现象在过去也时有发生 "
有施工方面的原因 , 还有运行维护方面的原因 - 但 地质情况复杂 3 施 外界自然条件如土壤电阻率较高 3 工不便是其主要原因 - 这里对输电线路杆塔接地装 置的设计 3 计算及接地电阻偏高的原因进行了探讨
和研究 , 提出了降低输电线路杆塔接地电阻的措施 -
) 输电线路杆塔接地的一般要求及计 算
有避雷线的线路 , 每基杆塔不连避雷线的工频接地 电阻 , 在雷季干燥时 , 不宜超过表 "所列数值 -
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H 输电线路杆塔接地电阻偏高的原因 分析
输电线路的雷击跳闸率与输电线路杆塔接地电 阻密切相关 ! 输电线路杆塔接地电阻偏高的地段 8 往 往是地形复杂 =交通不便 8土壤电阻率较高的地段 ! 这些地方往往也是雷电活动强烈的地区 ! 因而 8 研 究杆塔接地电阻偏高的原因并采取有效的降阻措施 是摆在我们面前亟待解决又非常艰难的任务 ! 输电线路和杆塔接地电阻偏高的原因是多方面 的 8 仔细归纳起来有以下几个方面的原因 ! I 4 Y 客观条件方面的原因 8土壤电阻率偏高 !特别是山区 8由于土壤电 Z 阻率偏高 8 对杆塔的接地电阻影响较大 ! 据调查 8 接 地电 阻 超 标 的 杆 塔 所 处 地 段 的 土 壤 电 阻 率 大 都 在 有 的 地 段 甚 至 高 达 S3 ’Q 3 3 3 3 9; <以 上 8 9; <[ 1 33 3 3 ; 9 <!
3 4 ’ P3 4 1 Q 3 4 Q 3 1 Q
3 4 1 Q P3 4 1 Q 3 4 5 S 1 1
降阻系数 每米用量 * V T U <0
架空线路杆塔接地的主要目的是防雷保护 ! 因 此我们最关心的就是在雷电流作用下的杆塔接地的 冲击接地电阻 ! 冲击接地电阻和土壤中的火花放电 及过渡过程有关 8 又和接地装置的结构 = 形状和尺 寸有关 8 所以在土壤电阻率非常高的山区 8 当降低 工频接地电阻非常困难时 8 应采取措施降低杆塔的 冲击接地电阻 ! %X * Q 0 # # W , $ 式中 # 7 杆塔接地装置的冲 击接 地 电 阻 89 : W , 可由文献 > 介绍的计算方法进行计 ? @ 7 冲击系数 8 X 算!
注 !如土壤电阻率超过 )# # # ; # >&根总长不超过 6 # # : <,接地电阻很难降低到 $ :时 ,可采用 1 < 的放射形接地体或采 用连续伸长接地体 , 接地电阻不受限制 -
文献 7 " 8对杆塔接地电阻的要求是随着杆塔所 在位置的土壤电阻率的升高而放宽的 - 这是考虑到 投资与电网安全的综合关系 - 在雷电活动强烈的地 方和经常发生雷击故障的杆塔和线段 , 应尽可能地 降低杆塔接地电阻 对杆塔接地装置的形式 ,文献 7 ) 8作了一些具 体的规定 - 表 )中特别对放射形接地极的长度进行 了限制 - 这主要考虑到线路杆塔接地是以防雷为主 要目的 , 来降低冲击接地电阻的特征 收稿日期 !) # # ) % # A % " &
8地形复杂 =地质条件差 8土层薄或根本没有 \ 土层 ! 山区杆塔所在地段为山岩 8 如 Q 3 3 T ]^=_ 天平线路的一些杆塔 81 1 3 T ] 平宝线位于震雷山上 的一些杆塔 8 所处地段基本上都是岩石 8 这就给接 地装置的施工带来了极大的困难 !
8土壤干燥 !在北方干旱地区 =沙漠 =戈壁滩 8 ‘ 土层相当干燥 8 而大地导电基本上是靠离子导电 8 而 可以离解的各类无机盐类只有在有水的情况下才能 离解为导电的离子 8 干燥的土壤导电能力是非常差 的 8 这是北方干旱地区 = 沙漠 = 戈壁滩杆塔接地电 阻偏高的原因 ! I 4 a 勘探设计方面的原因 在山区复杂地形的地段 8 由于土壤不均匀 8 土 壤电阻率变化较大 8 这就需要对每基杆塔进行认真 的勘探 = 测量 ! 根据每基杆塔的地形 = 地势 = 地质 情况 8 设计出切合实际的接地装置 ! 因此 8 勘探设 计人员的劳动强度是相当大的 8 于是一 些勘探设计 人员在设计杆塔接地装置时就容易出现如下问题 " 不是到每基杆塔所在位置测量土壤电阻率及 8 Z 其分布 8 而是想当然地取一个平均值 8 这样 8 土壤 电阻率的取值就与现场实际出入较大 ! 不根据每基杆塔的地形 = 地势情况合理设计 8 \ 杆塔接地装置并计算其接地电阻 8 而是套用一些现 成的图纸或典型设计 ! 这样的设计往往与现场情况 不符 ! 现场很难按图施工 ! 这样从设计上就留下了 先天性的不足 8 造成一部分杆塔的接地电阻偏高 ! I 4 I 施工方面的问题 对于输电线路杆塔的接地来说 8 精心设计虽然
/ 降低输电线路杆塔接地电阻的措施
要解决输电线路杆塔接地电阻偏高的问题 ! 首 先要对接地电阻偏高的原因进行认真的分析 ! 到现 场进行认真的勘探测量 ! 进行严格的计算设计 ! 制 定出切合实际的降阻措施 ! 一般来说要做好以下工 作$
0 1 2勘探测量 !要对每基杆塔所在位置的地形 # 地势 # 地质情况进行准确勘探 ! 测量杆塔四周的土 0 3 2 调查线路经过地段的雷电活动情况和活动 规律 ! 决定所采取的防雷措施及其对杆塔接地电阻 的要求 " 0 ) 2 调查线路杆塔经过地段土壤对钢接地体的 年腐蚀和土壤的酸碱度 "
在接地体四周施加 A D E ?高效膨润土降阻 剂 B C 后 8 上两式改写为 " % # $
% # $
’ ) & * ./ 0 * H 0 ) FG + ’ ( ) , ’ & ) % * 23 4 5 .60 * ? 0 # ) FG $ + ’ ( ) , 式 中 FGD D E ?高 效 膨 润 土 降 阻 剂 的 降 阻 系 A B C 数和降阻剂的用量有关 8 已在大量的工程实践中得
到证实 !FG 可查表 H求出 !
表I J M N O降阻防腐剂的降阻系数 K L
’ 降阻剂施加尺寸 * <0
3 4 ? P3 4 ? 3 4 1 R R 3
3 4 H P3 4 H 3 4 ’ Q ? Q
3 4 H P3 4 ’ 3 4 H 3 H 3
3 4 ’ P3 4 ’ 3 4 ? Q ’ 3
表 @ 杆塔放射形接地极每根的最大长度 土壤电阻率 ( ; # # ="# # # =)# # # =6# # # : <* =6 最大长度 ( <* + # 1 # & # " # #
文献 7 $ 8还对接地装置的施工 3验收提出了具 体的要求 - 这些规定既考虑了线路的安全运行 , 特 别是防止雷害事故的需要 , 又考虑了现场实际情况 综合给出的 , 对杆塔接地装置的形状 3 形式 3 放射 长度 3 连接 3 埋深都做了具体的规定和要求 , 是指
壤电阻率及其分布情况 ! 找出可以利用的地质结构 "
计算电网最大运行方式下的接地短路电流 ! 0 / 2 以及线路的使用寿命 ! 校核接地装置的热稳定 " 0 4 2 根据以上 /项内容进行计算 ! 制定出切合 实际的设计 ! 并制定出切合实际的降阻措施和施工 方案 " 降低杆塔接地电阻的措施主要有 $ 5 水平外延接地 " 如杆塔所在的地方有水平放 设的地方 " 因为水平放设施工费用低 ! 不但可以降 6 深埋式接地极 " 如地下较深处的土壤电阻率 较低 ! 可用竖井式或深埋式接地极 " 在选择埋设地 点时应注意以下几点 $ !选在地下水位较丰富及地下水位较高的地 % 方" 杆塔附近如有金属矿体 ! 可将接地体插入矿 ! & 体上 ! 利用矿体来延长或扩大接地体的几何尺寸 "
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