降低山區(qū)輸電線路桿塔防雷接地電阻的方法

1、精選文檔降低山區(qū)輸電線路桿塔防雷接地電阻的方法        摘要降低桿塔接地裝置的接地電阻是提高輸變電線路耐雷水平的一項格外重要的措施對于多石少土山區(qū)線路桿塔用傳統(tǒng)施工方法接地電阻很難達到要求，筆者依據(jù)多年施工閱歷，提出一種既經(jīng)濟適用又效果顯著的降低山區(qū)輸電線路桿塔防雷接地電阻的方法，與同行溝通。        關(guān)鍵詞 雷電 接地電阻接地模塊 降阻劑         1 雷電

2、危害與接地電阻        在架空輸電線路設計中，防雷設計是必需考慮的一個重要因素，隨著電力系統(tǒng)的進展，雷擊輸電線路而引起的事故也日益增多，據(jù)資料介紹：在我國高壓輸電線路的總跳閘次數(shù)中， 由雷擊引起的約占40 70 ，尤其在雷電活動猛烈、土壤電阻率高、地形簡單的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高，造成巨大的經(jīng)濟損失。         11 雷電危害        

3、雷電主要是由于云層間或云和大地之間以及云和空氣間的電位差達到肯定程度(2530 kVcm)時所發(fā)生的猛烈放電現(xiàn)象。通常雷擊有三種形式：直擊雷、感應雷、球形雷。習慣上常用年平均雷暴日數(shù)、年平均地面落雷密度和年雷閃頻數(shù)，來表征某個地方雷電活動的頻繁程度和強度。大量觀測統(tǒng)計資料表明，一個地區(qū)的雷閃頻數(shù)與雷暴日數(shù)成線性關(guān)系。電力系統(tǒng)近年來由于雷害對系統(tǒng)運行產(chǎn)生的影響逐年增加。我國一般按年平均雷暴日數(shù)將雷電活動區(qū)分為少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強雷區(qū)。我國的雷電活動，夏季最活躍，冬季最少。全球分布是赤道四周最活躍，隨緯度上升而削減，極地最少。     

4、60;  當雷電擊中接閃器。電流沿引下線向大地泄放時對地電位上升。有可能向接近的物體跳擊，稱為雷電“反擊”。雷電直擊在輸電線路上的避雷線，假如接地電阻過大，就會對線路造成損傷，斷路或擊穿瓷瓶造成短路跳閘。從而造成停電事故。高山桿塔不僅路途遙遠，攀爬也很困難，更換一次設備格外困難，這給維護增加了很多難度，而跳閘率恰恰又是電力系統(tǒng)考核的一個重要指標。由此可見接地系統(tǒng)在電力輸變線路防雷中的重要性。         12 接地電阻      &

5、#160; 輸電線路桿塔接地裝置通過桿塔或引下線與避雷線相連，其主要作用是將直擊于輸電線路的雷電流引入大地， 以削減雷擊引起的停電和人身傷亡事故。無疑。降低桿塔接地裝置的接地電阻是提高線路耐雷水平的一項格外重要的措施。對于桿塔接地裝置。它的沖擊接地電阻值越低。雷擊,-tan在絕緣子串上的電壓就越低，發(fā)生反擊閃絡的幾率就越小。在沖擊電流作用下，接地裝置的沖擊接地電阻一般低于工頻接地電阻。沖擊接地電阻因土壤性質(zhì)、沖擊電流峰值及波形、接地裝置的幾何外形不同而相差很大。因此常以工頻電阻值作為接地設計的依據(jù)同時考慮肯定的降低裕度。在輸電線路設計中假如工頻接地電阻能達到1O一15 n，設計上即被認為優(yōu)良

6、；在超高壓輸電線路中，多以不大于10 n作為接地電阻的要求。我國高壓輸電線路比較長。途經(jīng)地區(qū)的地理條件比較簡單，經(jīng)常會遇到山上都是石頭，或者多石少土的狀況。通常的施工方法很難達到要求，經(jīng)常是花費了很大的人力、物力，接地電阻還是達不到要求。有的接地電阻甚至高達幾百n，導致在雷雨季節(jié)。線路頻遭雷擊。而山區(qū)大部分桿塔都建在高山上，又增加了患病雷擊的概率。針對這種普遍存在的現(xiàn)象，筆者依據(jù)多年的施工閱歷，并潛 tL,爭辯，摸索出一種既經(jīng)濟適用又效果明顯的降低高山輸電線路桿塔接地電阻的方法，現(xiàn)提出與大家共享。        2 常用接地

7、方法分析        電力系統(tǒng)通常接受放射法埋設鋼筋來降低接地電阻這種方法對于土壤條件較好的地方，或者泥土較多的地方還可以做到。但是對于接地電阻率高的地區(qū)或者石頭很多基本沒有泥土的地方幾乎沒有效果。我們知道，當水平接地體長度增大時，電感的影響隨之增大，從而使沖擊系數(shù)增大，當接地體達到肯定長度后，再增加其長度，沖擊接地電阻也不再下降。筆者在施工現(xiàn)場就遇到過用搖表測不出接地電阻的狀況，用4102表測到的電阻值在幾百n。緣由就是對應接地電阻率在1 0002 000 n·m時水平接地體的長度應當在6080 m，

8、而實際山上根本就沒有這么長的地段是由泥土組成的，而鋼筋埋在石頭中根本無法發(fā)揮作用。這也是這基桿塔經(jīng)常因遭雷擊而引起跳閘的緣由。         21 特殊土質(zhì)接地電阻分析        依據(jù)現(xiàn)場實測總結(jié)主要有以下幾種狀況：        a 土加石頭掩蓋層表面植被較好但下層基本屬于巖石層，接地電阻率很高。     &#

9、160;  b 由于風化和人為措施造成的基本以碎石子為主體，泥土較少，表面看來植被較好，但由于泥土少石子間空隙較大。接地電阻率格外高。         c 表面看來大部分是泥土。但由于土質(zhì)堅硬沙土的顆粒較大，基本屬于風化巖顆粒，造成本身接地電阻率極高，加水后可適度減低但是該種土壤保水性極差滲透快。         d 鐵塔建在巖石上，幾乎沒有土壤和其它粉末狀介質(zhì)，即使埋設了鋼筋，由于與四周無法形成統(tǒng)一地網(wǎng)，不能建立起

10、有效的溝通造成接地電阻極大。難于滿足雷電釋放的要求，從而引起跳閘。上述四種狀況帶來以下幾方面的問題：         a 土壤的接地電阻率高，介質(zhì)保水性不好，鋼筋不能準時將雷電流有效泄放。         b 土壤和接地體之間沒有建立起有效的溝通，有效接觸面積不足。         c 水土流失嚴峻，接地體腐蝕損壞嚴峻。很難長期保持穩(wěn)定的接地電阻。 

11、;        22 改善接地電阻的方法眾所周知，接地網(wǎng)的電阻由以下幾部分構(gòu)成：         a 接地引線電阻，是指由接地體至設備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。         b 接地體本身的電阻，其阻值與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。        

12、c 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量、土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。        d 從接地體開頭向遠處(20 m)集中電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電阻。打算散流電阻的主要因素是土壤的含水量。接地電阻雖由四部分構(gòu)成，但起打算作用的是接地體接觸電阻及散流電阻。所以，本文從接地體的最佳埋設深度、不等長接地體技術(shù)，以及改善介質(zhì)狀況等多個方面來考慮降低接觸電阻和散流電阻。         221 首

13、先轉(zhuǎn)變接地極材料        接受哈爾濱恒電科技進展有限公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)非金屬模塊hdml(已申報有用新型專利)作接地主體材料，該模塊尺寸為 275 mm×50 mm (圓片形)，質(zhì)量5 ，室溫下電阻率為0001 3 n·m，埋設于地面下50100cm的深度即可，模塊間用鍍鋅扁鋼連接。hdml模塊是接受500 kg以上的壓力制成，密度較大。它的體電阻接近于銅，較之市場上常見的接地模塊，接觸電阻小幾百倍以上。堅固程度好，受壓力量好，運輸和使用過程中不易產(chǎn)生破損，理論使用壽命可以達到30年以上。更主要的是模塊

14、間的連接距離在60100 cm之間，便于在小區(qū)域內(nèi)施工，削減占用土地面積，造價相對廉價，經(jīng)濟性較好。使用該接地模塊既能最大限度地降低接地電阻，提高接地效率，又能保證接地體長期保持工作穩(wěn)定，具有吸濕，保濕特性，經(jīng)多次大電流沖擊，阻值無增大，模塊也無變硬、發(fā)脆、斷裂現(xiàn)象，能經(jīng)受一40 的低溫，北方高寒地區(qū)同樣適用。能削減地電位反擊：hdml系列接地模塊的非金屬材料使電阻率相差巨大的金屬與土壤之間形成一個變化比較平緩的低電阻區(qū)域，當大電流沖擊時，可降低接地體、接地線暫態(tài)電位梯度，降低跨步電壓和接觸電壓，削減發(fā)生地電位反擊的概率。      

15、  222 選用長效復合降阻劑       參照武漢高壓所提出的接地降阻劑暫行技術(shù)條件(1991年修改稿)，降阻劑之所以能降低土壤接地電阻，主要有以下三方面的作用：        a 降阻劑本身的電阻率應很低，一般都應小于5 n·m。把降阻劑包在接地體四周，同土壤的電阻率相比，降阻劑的電阻率一般要小兩個數(shù)量級。因此可忽視降阻劑的電阻，把降阻劑視為金屬，這就相當于把接地體尺寸增大，達到降低接地電阻的目的。   

16、0;    b 降阻劑的使用增大了接地體與土壤的接觸面積，削減了接地體與土壤之間的接觸電阻，且具有吸潮性，保持接地體四周土壤的潮濕性。        e 在接地體四周使用固體降阻劑 敷設時的糊狀降阻劑漿液會在土壤肯定范圍內(nèi)滲透，并向外集中。使?jié)B透區(qū)間的土壤電阻率大大降低。        目前降阻劑配方各異、質(zhì)量參差不齊、價格特殊、用量不一，因此要慎重選擇降阻劑。在優(yōu)先考慮產(chǎn)品質(zhì)量和施工便利的前提下。再考慮價格以及用量

17、等問題，并著重考慮產(chǎn)品以下幾方面的技術(shù)特性：         a 降阻特性。依據(jù)接地降阻劑暫行技術(shù)條件規(guī)定，室溫(25 ±15)下降阻劑在工頻小電流的電阻率應小于5 n·m，對于電阻率在100 n·m左右，甚至更高的地區(qū)來說，應要求降阻劑的電阻率接近l n·m，才能有效降低接地電阻。通常接受降阻劑的電阻率比土壤電阻率小20倍以上。        b 降阻劑的腐蝕性。降阻劑的使用應對接地金屬無腐蝕作

18、用，最好是能愛護金屬不受腐蝕，接地降阻劑暫行技術(shù)條件規(guī)定，在試驗室的試塊中表面腐蝕率應不大于003 mm年，在埋地的金屬腐蝕試驗中表面平均腐蝕率應不大于005 mm年。一般要求，降阻劑呈弱堿性，且降阻劑漿料在24小時內(nèi)應能完全凝固。從化學角度看，一方面，降阻劑呈弱堿性對接地電極有肯定的愛護作用；另一方面，降阻劑如不能凝固，不僅降阻劑會隨地下水流失浸泡在導電漿液中的電極也會加速腐蝕，相反凝固后的降阻劑將成為金屬電極的固體愛護層，隔離土壤中腐蝕液體的浸入。         c 降阻劑的穩(wěn)定性。使用降阻劑后，期望接地電阻

19、穩(wěn)定，即降阻劑的性能不會隨時間發(fā)生變化，降阻劑的導電物質(zhì)不會隨地下水流失，也就是說穩(wěn)定性的好壞打算了降阻劑的壽命長短。在接地極四周敷設了降阻劑后， 可以起到增大接地極外形尺寸， 降低與其四周大地介質(zhì)之間接觸電阻的作用，能在肯定程度上降低接地極的接地電阻。降阻劑用于小面積的集中接地、小型接地網(wǎng)時，其降阻效果較為顯著。        筆者所接受的復合長效降阻劑(粉劑、水劑)是在吸取國內(nèi)外多種降阻劑優(yōu)點的基礎上研發(fā)的一種新型復合降阻劑， 經(jīng)多次實踐、改進，成為降阻劑的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該降阻劑以高分子有機物與強電解質(zhì)的無機物相混合，加

20、入引發(fā)劑后，發(fā)生化學變化，生成固液共存狀態(tài)的硬化樹脂凝膠體。不易溶解和流失，具有良好的導電性，且降阻效果能長期保持。由于該產(chǎn)品具有像水一樣的流淌性， 在施工澆注后，形成一個很強的密實體，產(chǎn)生較好的樹根效應有效地擴大了導體的等效直徑與土壤的接觸面積，更進一步降低了接地電阻。降阻劑凝固后形成的凝膠體具有吸水性、保水性、滲透力量強、高導電性等特點，降阻效果明顯、長久，使用初期阻值逐步下降，最終趨于穩(wěn)定，可保持15年以上。該降阻劑是一種良好的導電體，將它使用于接地體與土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的面積承受電流能量；另一方面它能向四周土壤滲透， 降低四周土壤電阻率， 在接地體四周

21、形成一個變化平緩的低電阻區(qū)域。凝固后的降阻劑(PH =97)結(jié)構(gòu)緊密，對電極有防腐蝕愛護作用。通過降阻劑的滲透，進一步擴大模塊和四周介質(zhì)的有效接觸區(qū)域，使電流能夠通暢地泄放入地。         223 使用降阻劑形成放射通道擴大有效區(qū)域        由于介質(zhì)條件不好在地網(wǎng)周邊區(qū)域可能根本就沒有導電性，這就必需利用降阻劑的特性敷設放射通道來連接四周有土壤的區(qū)域，通過這種連接擴大地網(wǎng)的泄放通道，增大地網(wǎng)接觸面積，并可跨越斷層產(chǎn)生連續(xù)的地網(wǎng)網(wǎng)絡。就

22、像我們所熟知的，很多山上經(jīng)常只有小區(qū)域的地有泥土而且彼此不連貫，中間隔著的一般是巖石斷層或者碎石斷層處理這種斷層接受一般降阻劑是沒法實現(xiàn)的，即使牽強做了也會由于雨水的沖刷而流失不能長期保持。筆者所接受的降阻劑是將幾種不同的礦物質(zhì)在水中混合、溶解，然后加入引發(fā)劑，發(fā)生化學變化，生成固液共存狀態(tài)的樹脂凝膠體，不易溶解和流失，具有良好的導電性，且降阻效果能長期保持。由于液體的流淌性極好，能夠最大限度地滲透到土壤和砂石間的縫隙之中，凝固后將山石之間的空間填實，將原本相互之間沒有連接的巖石連接起來，增大泄流面積；同時通過降阻劑的作用，將原本分別的區(qū)域連接起來，形成較大的散流面積，更進一步降低了接地電阻。

23、在不同的地質(zhì)條件下，其降阻率與常規(guī)方法相比可降低1015倍。通過降阻劑滲透到碎石縫中將碎石有機地結(jié)合起來形成一片有效區(qū)域?qū)鄬幼兂傻碗娮杪实膶щ妳^(qū)域有利于雷電流的泄放。        23 施工材料用量        231 接地模塊用量        依據(jù)多年使用接地模塊建筑地網(wǎng)的實踐閱歷，總結(jié)出如下模塊用量計算閱歷公式：據(jù)此計算出模塊的使用數(shù)量為15塊，考慮到現(xiàn)場的特殊性和

24、保險因素確定模塊的使用量為16塊。         232 降阻劑用量         降阻劑的配套用量為每塊接地模塊對應一份，四塊配一箱每箱降阻劑的有效使用量為100 kg，每份降阻劑可以完成4延長米的澆注，每箱可以實現(xiàn)15延長米的澆注連接，兩箱降阻劑可以實現(xiàn)3O米延長區(qū)域的通道澆注敷設。因此，降阻劑配套用量每基桿塔六箱就可以實現(xiàn)估計的接地效果。         24 施工方法         a 深植層敷設。首先在桿塔四周查找到可以埋設模塊的地形挖出深度061 m，寬度03 m的深溝。將降阻劑調(diào)好澆入溝底作第一次深植層，降阻劑滲入溝底下層構(gòu)成樹枝狀延長。此時的降阻劑用量需要比較大，凝固時間相對較長一些，大約在3060s之間，滲入深度在0306 m之間， 以便于降