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输电线路杆塔接地装置的主要缺陷与整改措施

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：楚凯超

[导读] 摘要：输电线路的防雷措施有很多，但是最根本和最基本的还是在于接地，线路即使有了其他的防雷保护设施，如果接地不合格，也难于取得良好的防雷效果。

        内蒙古送变电有限责任公司内蒙古呼和浩特 010010
        摘要：输电线路的防雷措施有很多，但是最根本和最基本的还是在于接地，线路即使有了其他的防雷保护设施，如果接地不合格，也难于取得良好的防雷效果。因此，应加强线路杆塔接地装置的运行维护，及时消除接地装置的缺陷，降低杆塔接地电阻，确保线路有合格的接地装置的保护，才能提高线路的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率。
        关键词：输电线路；杆塔；接地装置；缺陷问题；改进措施
        1 输电线路杆塔接地装置的主要作用
        当雷电击中输电线路导线或杆塔时，雷电流沿避雷线向两侧及杆塔快速流入大地释放，由于接地装置的阻抗和杆塔的电感原因，雷电流在极短时间内无法全部泄入大地，剩余的雷电荷积聚在杆塔周围，使得杆塔电位大大升高，当塔顶电位与导线之间的电位差超过该杆塔上绝缘子串的冲击放电压时，则雷电压沿绝缘子串对导线闪络放电而跳闸。因此杆塔接地装置的电阻大小决定着线路受到雷击的跳闸率。接地装置是由接地体和接地引下线所组成。接地体通常是指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，其作用是能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保护运行线路不受影响。
        2 杆塔接地装置存在的缺陷问题
        2.1 接地体敷设存在问题
        在实际设计过程中，接地种类与实际情况之间存在着一定的差距，相关工作人员应该利用科学的方法对其进行相应的调整。同时由于相关工作人员工作责任感相对较弱，监督力度存在问题的影响下，导致接地体掩埋深度不符合相关规定，回填土不满足相关需求，在填土后没有使用相关设备进行夯实处理。接地引下线与接地体、接地体与接地体间焊接不符合标准等众多问题导致接地体电阻相对较高。
        2.2 接地网设计存在问题
        在土壤电阻率检测信息数据缺失以及对雷电现象活动掌握不足，致使规划设计使用的接地方法缺少相应的科学性，导致土壤电阻率较高区域接地体积相对较小接地电阻值较大，以及对雷电现象频繁发生区域杆塔接地电阻值规划较大。另一方面，相关工作人员在对河流、农耕用地等具有较强腐蚀性土壤接地体进行规划设计过程中忽略了对腐蚀性问题的分析，导致接地体受腐蚀的影响在短时间内出现断裂现象，失去相应的作用。
        2.3 接地体等易腐蚀
        输电线路杆塔接地装置经常在恶劣环境中进行相应的工作，致使其容易出现腐蚀现象。输电线路杆塔接地装置的腐蚀通常属于电化学腐蚀中的一种。这种腐蚀通常是根据原电源腐蚀作用产生相应的腐蚀现象。在腐蚀电池的影响，输电线路杆塔接地装置逐渐出现腐蚀现象。腐蚀电池又分为腐蚀微电池与腐蚀宏电池，腐蚀微电池主要由接地装置中存的金属化学物质、金属成分、金属表面膜存在缺陷等组合而成，这也会由于接地装置的加工材料质量较差、敷设较为弯曲等因素导致的。腐蚀宏电池的产生主要是因为接地体在埋设期间土壤的地质结构与氧气渗透率存在较大差距，致使盐浓差电池腐蚀与氧浓差电池腐蚀的产生。引发这一现象的原因通常为埋设接地装置土壤土质结构与回填土土质结构均匀性较差、埋设接地体不同所形成的。在接地装置出现腐蚀现象时，自身的碳钢组织出现松散、有效直径降低以及起层等现象，致使其导电性能逐渐下降，进一步提高了接地电阻值。
        3 接地装置的整改措施
        3.1 规范接地装置的安装
        根据相关规范的要求，钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间，宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。因此，对于钢筋混凝土杆，应加装避雷线支架、导线横担与接地引下线的连接线，利用杆塔爬梯作为引下线的，加装专门的接地引下线。铁塔线路的避雷线加装与塔身的引流线。同时，连接部分的螺栓应配有垫片和弹簧垫片，防止螺栓松动，处理好连接点的接触问题，消除接触电阻的影响。
        3.2 增强接地装置的防腐性能
        接地装置的使用寿命应与塔体其他部分的使用寿命一致。

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然而，接地装置的腐蚀严重影响接地装置的使用寿命。因此，必须采取有效的防腐措施，提高接地装置的耐腐蚀性能。
        （1）接地装置中与地下接地体连接的引下线宜采用Φ16圆钢，引下线与连接板焊接后进行热镀锌处理。（2）水田、低洼地带，及耕地等腐蚀性较强地区的地网适当增大接地体截面，宜选用Φ16的圆钢作为接地体，必要时采用热镀锌钢材。（3）接地体焊接处避免虚焊、假焊现象，应按有关规定达到一定的搭接长度，还要注意焊接处要进行特殊防腐处理，如油漆等。（4）开挖处的回填土土质应尽量均匀，不含杂质。回填土应夯实，每填土30cm应夯实一次，使与接地体紧密接触。（5）接地体的埋深对耐腐蚀性能影响很大，埋设0.3～0.5m时对接地体的腐蚀最严重，埋深达到0.8m时的腐蚀较轻微。应加大接地网埋设深度，将水平及垂直接地体距地面的埋深增至0.8m。（6）施工中应注意不要损坏园钢的镀锌或氧化膜保护层，避免使接地体受力。（7）引下线在地面以下0.3米区段应每隔2—3年做一次防腐处理。
        3.3 合理选择接地装置型式
        杆塔接地装置主要使用辐射水平接地体的类型,在某些领域可以合理地选择接地装置的类型。对于土壤电阻率低的水田和耕地，水平接地体和垂直接地体的组合，不仅可以减少土地占用，而且具有一定的防盗效果。对于土壤电阻率特别高的地区或施工条件限制的地区（如沿道路架设的线路），采用连续伸长接地体。连续伸长接地体是沿线路在地中埋设1～2根接地线，并与下一基杆塔的接地装置相连，把若干基杆塔接地连接起来，这是降低高土壤电阻率地区杆塔电阻的有效措施之一。
        3.4 确保接地装置改造施工质量
        接地装置改造工程大多为隐蔽工程，必须加强施工过程的监督检查。必要时,项目应该引入监督机制,应由具有相应资质的监理单位监督。监督员应按规定采取现场检查、巡回检查和平行检查的形式，并立即按操作程序进行监督检查。这是保证隐蔽工程施工质量的最有效手段。在接地装置的施工过程中，监理人员的责任和权力应得到强化，从接地沟槽的开挖、接地装置的敷设、接地体的连接、防腐措施的实施、焊接质量的跟进、重要结构部位的检查等每一环节监理工作应到位，监督施工单位严格按设计图纸及规范工艺进行施工。对材料要严格进行质量检验。材料优劣，直接影响接地工程的质量及接地装置的运行寿命。
        3.5 正确使用降阻剂
        降阻剂最佳使用场所是土壤电阻率高的中小型接地装置。在土壤电阻率高的地区，为了降低塔体的地面电阻，可以考虑使用减阻剂。然而，减阻剂在应用中存在着减阻剂的作用、减阻剂对地体的腐蚀、减阻剂本身的稳定性和长期性能等问题。因此，正确选用和合理使用降阻剂非常重要。选择降阻剂应主要从以下几方面考虑：降阻剂本身的电阻率要小；对接地体无腐蚀或对接地体有防腐保护作用；有较好的稳定性和长效性，具有较强的渗透性；对环境无污染、无毒性、使用安全以及现场使用方便等。同时应注意，在使用时应严格按技术要求施工，确保降阻效果。
        3.6 适当使用接地模块
        在土壤电阻率高的地区，采用传统方法难以使杆塔接地电阻满足要求时，可适当使用接地模块。接地模块的主要原料是石墨粉，是在石墨粉中加入少量的金属氧化物和适量的粘合剂，与水混合均匀后注射到模具中干燥成型。模块内夹有金属网，模块内嵌入扁铁或圆钢，使接地模块具有一定的机械强度，可相互焊接。石墨是一种非金属材料，它具有较强的吸湿性和吸湿性，其自身的稳定性、耐腐蚀性、导电性、抗老化性能都很好。由于石墨对环境的敏感性低，几乎不受外界因素的影响，所以接地模块的接地电阻值可以长时间保持不变，这是传统接地材料所无法比拟的。因此，以石墨为主要原料而制成的接地模块，可有效地降低杆塔接地装置的工频接地电阻，尤其可大幅降低杆塔的冲击接地电阻。
        结语
        输电线路杆塔接地装置作为影响线路耐雷性能最重要的因素之一，而正确选择测量仪器与方法、有效实施接地整改则是保障输电线路杆塔接地装置良好的关键。
        参考文献
        [1]何金良,陈先禄.输电线路杆塔接地装置冲击特性的模拟原理[J].清华大学学报(自然科学版),2017(04).
        [2]祝郦伟,潘晨,钱洲亥,王振尧,韩薇.输电线路杆塔接地装置的腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制,2015（29）.