（电气工程专业论文）降低贵州南中牵110kv输电线路杆塔接地电阻的方法研究.pdf

重庆太堂王猩亟堂焦监童 生塞女亟墼 摘要 输电线路杆塔接地对电力系统的安全、稳定运行至关重要。根据运行统计资 料表明，由于杆塔接地不良而引起的雷害事故占线路故障的比例相当高，这主要是 由于雷击杆顶和避雷线时，雷电流通过杆塔接地装置入地，因接地电阻高而产生 了较高的反击电压所致。特别是在土壤电阻率比较高的山区，输电线路杆塔接地 电阻很难达到规程要求，一般要采用很多非常规措施来降低轩塔接地电阻。论文 选定高土壤电阻率地区典型的输电线路为试点工程，通过理论分析、仿真计算、 现场试验等研究降低杆塔接地电阻的有效的方法，提出经济合理地降低杆塔接地 电阻的措施。因此，论文对保障电力系统的安全可靠运行及运行人员的安全具有 重要的理论意义和实际意义。 论文结合南中牵1l o k v 南中牵线路的实际情况，通过对整条线路基本运行情 况进行了大量的勘测，在考虑了输电线路走廊的地形、杆塔接地装置、杆塔档距、 杆塔型号等影响因素的情况下，研究降低杆塔接地电阻的综合措旖。通过分析研 究，总结了杆塔接地电阻居高不下的主要原因，结合工程实际情况提出了尽量降 低线路杆塔接地电阻的改造措施，同时也为其它高土壤电阻率地区杆塔接地装置 的设计和改提供了参考。 论文提出了两种方法来降低高土壤电阻率地区杆塔接地装置的接地电阻。一 种方法是采用s z j 型空腹接地装置；另种方法是采用导电水泥。通过理论分析， 提出了采用这两种方法时杆塔接地装置接地电阻的计算方法，并对几种典型的杆 塔进行了设计计算和现场试验，得出s z j 型空腹接地装置和导电水泥在高土壤电 阻率地区的使用方法，该方法成本低，降阻效果好。 结合论文的研究工作，完成了1 1 0 k v 南中牵输电线路杆塔接地装置的设计和 改造，使该线路杆塔接地电阻达到了d l t 6 2 1 1 9 9 7 交流电气装置的接地中提 出的要求，取得了理想的结果。 关键词：接地装置接地电阻导电水泥空腹式接地装置 重废盍堂王猩亟堂焦淦塞盏墓整墼 a b s t r a c t t r a n s m i s s i o nl i n et o w e rg r o u n d i n gi so fc r u c i a li m p o r t a n c et ot h es a f e t y a n ds t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e m w h e nt o w e ro rg r o u n d i n gw i r ei su n d e r l i g h t n i n gs t r i k e ，c u r r e n tr e s u l t e db yt h es t r i k ef l o w si n t oe a r t ht h r o u g ht o w e r g r o u n d i n gc o n n e c t i o n ，b a c ks t r i k ev o l t a g ew i t hc o n s i d e r a b l yg r e a tm a g n i t u d e w o u l db ep r e s e n t e da sar e s u l to ft h es o m e w h a tl a r g et o w e rg r o u n d i n g r e s i s t a n c e s t a t i s t i c a l l y ，t h el i g h t n i n gs t r i k ei n c i d e n c e sd u et ot h ei n e f f e c t i v e t o w e rg r o u n d i n ga c c o u n tm u c hf o rt r a n s m i s s i o nl i n ef a i l u r e s i nm o u n t a i na r e a sw h e r ee a r t hr e s i s t a n c ei sr e l a t i v e l yh i g h ，t r a n s m i s s i o n l i n et o w e rg r o u n d i n gr e s i s t a n c ec a nn o tb em a d et om e e tt h er e q u i r e m e n t si n r e g u l a t i o n se a s i l y t h e nm a n yu n c o n v e n t i o n a lm e a s u r e sm u s tb ec a r r i e do u tt o l o w e rt h er e s i s t a n c e i nt h i sp a p e r ，w ed e a lw i t hat y p i c a lt r a n s m i s s i o nl i n ea s a ne x p e r i m e n t a lp r o j e c t ，a f t e rt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，s i m u l a t i o n ，c a l c u l a t i o na n d f i e l de x p e r i m e n t s ，as e r i e so fp r a c t i c a la n de c o n o m i c a lm e a s u r e sa r ep r e s e n t e d s ot h ew o r ko ft h i sp a p e ri so ft h e o r e t i c a l l ya n dp r a c t i c a l l yi m p o r t a n c ei n m a k i n gs u r ep o w e rs y s t e mr e l i a b i l i t ya n dp e r s o n a ls a f e t y a f t e ram a s se f f o r to ff i e l ds u r v e y ，t h eb a s i cc o n d i t i o no f11o k v n a n z h o n g q i a nt r a n s m i s s i o nl i n ew a sc l e a r i nc o n s i d e r a t i o no ft r a n s m i s s i o n l i n et e r r a i n ，t o w e rg r o u n d i n gc o n n e c t i o n ，t o w e rs p a c ea n dt o w e rt y p e ，t h e f a c t o r sa c c o u n tf o rt h eh i g hr e s i s t a n c ea n dt h ec o m p r e h e n s i v em e a s u r et o 1 0 w e rt h et o w e ri tw e r es t u d i e d t h er e s u l t sa r eo fr e f e r e n t i a lv a l u et o d e s i g n i n g o r i m p r o v i n gt o w e rg r o u n d i n g c o n n e c t i o ni na r e a sw h e r es o i l r e s i s t i v i t yi sh i g h t w om e t h o dt or e d u c et h et o w e rg r o u n d i n gr e s i s t a n c ei nh i g he a r t h r e s i s t i v i t ya r e a s a r eb r o u g h tf o r w a r di nt h i sp a p e r o n ei st ou s et h es z j h o l l o wg r o u n d i n gd e v i c ew h i c hc a nr e d u c et h es o i l e s i s t i v “yo ft h ee a r t ha n d r o c ka r o u n di tt or e a l i z et h er e d u c t i o no fg r o u n d i n gr e s i s t a n c e t h eo t h e ri st o a d dc o n d u c t i v ec e m e n tt ot o w e rb a s e t h eb e s tt e c h n i c si nu s i n gt h es z j h o l l o wg r o u n d i n gd e v i c ea n dt h ec o n d u c t i v ec e m e n ti nh i g hs o i lr e s i s t i v i t y m o u n t a i n ，h i l l o r d r o u g h t a r e a si sd e d u c e da f t e rt h e o r e t i c a l a n a l y s i s ， c a l c u l a t i o na n df i e l de x p e r i m e n t s f o l l o w i n gt h i st e c h n i c s ，t h el o w e s tc o s ta n d t h el a r g e s tr e d u c t i o ni ng r o u n d i n gr e s i s t a n c ec a nb er e a l i z e d i i 重庆盍堂至猩亟堂焦逾窑 一莹堑# 哩 i n a p p l i c a t i o n o fr e s e a r c h r e s u l t si n t h i s p a p e r ，t h ed e s i g n a n d i m p r o v e m e n to f 110 k vn a n z h o n g q i a nt r a n s m i s s i o nl i n e t o w e rg r o u n d i n g c o n n e c t i o ni sc o m p l e t e da n dt o w e rg r o u n d i n gr e s i s t a n c ea r em a d et om e e tt h e c o n c r e t er e q u i r e m e n t si nd l t 6 21 19 9 7 k e y w o r d s ：g r o u n d i n gc o n n e c t i o n ，g r o u n d i n gr e s i s t a n c e ，c o n d u c t i v ec e m e n t ， h o l l o wg r o u n d i n gc o n n e c t i o n i i l 重宏盘堂王猩臻主堂焦论窒 一j 上蛰釜 1 1 课题的提出和意义 1 绪论 输电线路杆塔接地是维护电力系统安全可靠运行和保障人员安全的重要措施 之一。当雷击塔顶和避雷线时，雷电流将通过杆塔接地装置入地，在杆塔接地电 阻较高的情况下，会产生较高的反击过电压造成事故。据统计表明，由于杆塔接地 不良而发生的雷害事故占线路故障的比例很大。降低杆塔接地电阻是提高线路耐 雷水平、减少线路雷击跳闸率的主要措施之一。杆塔接地电阻偏高的主要原因有 土壤电阻率较高、地质情况复杂、施工不便等0 3 。 贵州地处我国西南部，辖区内部分地区山脉起伏，绝对海拔较高，地形复杂， 这些山区较大部分属于高土壤电阻率地区。输电线路杆塔接地电阻难以达到规程 要求，遭雷击时，可能因反击引起绝缘子损坏、架空地线和导线断线，造成线路 跳闸。一般要采用非常规措施来降低杆塔接地电阻。长期以来，接地装置一直沿 用圆钢、角钢、扁钢以及钢管组成的接地体。实践证明，现在的接地装置的接地 体存在严重的缺陷，如： 1 现行接地体的圆钢、角钢、扁钢以及钢管等材料的截面积较小，直接影响 接地装置的流散效果。 2 对于高土壤电阻率地区( 如岩石、页石、砂卵石、花岗石等) 的接地，其 困难更加突出。 3 为了满足接地电阻值的需要，尽量增加接地用料，这是很不科学的选择， 因为：增加钢材用量，增大了土石方开挖量；增加了青苗( 各种农作物和经济作 物) 赔偿费用；增大了被冲刷、被偷盗的潜在危险性；增大了施工量和维护、检 修的费用开支等。 从国内外高压、超高压电力系统来看，虽然建设时绝缘水平较高，但由于降 低接地电阻、特别是高土壤电阻率地区的接地电阻比较困难，较大的接地电阻使 得雷害事故不断发生。1 。传统的降阻措施越来越难以满足要求，如何经济、有效地 降低杆塔接地电阻逐渐成为电力系统部门重点关注的课题之一。因此，设计出技 术先进、经济合理的接地系统是目前急需解决的问题。论文以选定的典型输电线 路为试点工程，通过理论分析、仿真计算、现场试验等研究，提出行之有效的方 法，经济合理地降低杆塔接地电阻。因此，论文对保障电力系统的安全可靠运行 重鏖太堂王程亟堂焦诠塞一! 蟹监 及运行人员的安全具有重要的理论意义和实际意义，同时具有显著的社会经济效 益。 1 2 降低杆塔接地电阻方法的发展现状和趋势 无论国内还是国外，至今为止，减轻和防止雷害事故的主要方法，也是最有效 的方法仍是降低或改善杆塔的接地电阻。高土壤电阻率地区电力设施的接地网和 接地体的降阻一直是电气工作者不断研究和探讨的问题。为保证设备的正常运行 和保护工作人员的人身安全，均要求接地装置具有比较低的接地电阻，在工程中 常常采用的降低接地电阻的方法主要有增大接地体的尺寸、增加接地体的埋深、 引外接地、利用自然接地体、换土、采用接地降阻剂等”1 。上述这些降阻措施都 有其应用的特定条件，针对不同地区，不同土壤条件采用不同的方法才能有效降 低接地电阻。另外，这些方法也可以视具体情况配合使用，以获得最大的降阻效 果。但对于一些土壤电阻率较高的地区，要设计一个在技术和经济上都合理且接 地电阻值较低的接地装置，是非常困难的。如何在保证良好的经济效益比的同时， 要周围土壤电阻率较高的电力设施的接地电阻达到规程要求，便成为电力系统迫 切需要解决的问题m ，。 近年来，国内外相关研究人员都陆续将研究方向放在三维地网的建立上，也 就是充分利用和改进垂直接地体的运用理论。早期，在高土壤地区，美国、日本 运用连续延长接地体柬降低高土壤电阻率地区的杆塔接地电阻，起到了良好的防 雷效果。瑞典、俄罗斯也先后采用连续延长接地体降低杆塔接地电阻。莫斯科动 力学院在做了大量的试验和测量后，认为采用双避雷线可以使雷击杆塔遇到波阻 最大为2 6 3 6 q ，平均为3 0 e 2 。后来我国和美国均对采用拉线杆塔降低杆塔接地 电阻方面做了一定的研究，拉线杆塔是利用拉线和拉线盘的散流作用，降阻效果 也很显著。9 0 年代中后期，重庆大学提出了长垂直接地体的理论和利用s z j 型空 腹接地装置降低杆塔接地电阻理论，清华大学提出了爆破接地技术”3 ，武汉高压研 究所提出了低阻模块技术等。通过工程实用检验，这些新技术和新措施都具有较 好的降阻效果。但也存在诸如成本较高，施工难度较大等不利因素，给应用的推 广造成很大的阻碍。 论文应用两种方法来降低岩石和高土壤电阻率地区的杆塔接地电阻。一种方 法是利用s z j 型空腹接地装置及有关技术来降低杆塔接地电阻；另一种方法是利 用导电水泥及有关技术来降低杆塔接地电阻。 重麽盘堂王提亟堂鱼i 盆童 1 缝j 盆 1 3 完成论文要进行的研究和工作 输电线路杆塔接地工程，是一个系统工程，要从勘探设计入手，对施工过程 进行严格把关，还要落实到运行维护上，对杆塔接地装置接地电阻的降阻措施， 要根据现场实际，做认真的技术经验分析，从而找出切实可行的降阻方法，不应 片面追求某一个指标，以保证电网安全可靠运行为原则。在研究过程中，应多查 找和研读相关资料，深入了解杆塔接地装置的构造、材料和使用情况；特别要注 意在高土壤地区降低杆塔接地电阻的接地装置要求比较高的情况下，在经济、技 术指标合理的情况下，研究最佳降低杆塔接地方案。 接地是在电气设备和大地之间实现确实的连接。有工作接地、保护接地和防 雷接地三种。这三种接地其本质是相同的，都是为了在正常和事故以及雷击的 情况下，利用大地作为接地电流回路，抑制电位升高和均衡电位分布。而线路杆 塔的接地主要考虑的是防雷接地，接地电阻也主要根据防雷接地的要求来决定。 高压输电线路中，一般每基杆塔下都设有接地装置，并通过引线与杆塔相连接。 根据实际运行经验，从技术经济和运行安全角度出发，杆塔接地电阻值的大小应 参照我国d l t6 2 0 一1 9 9 7 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合要求的电阻 值，在高土壤电阻率地区尽可能地降低杆塔接地电阻。现在，降低杆塔接地电阻 可以采取很多种措施，如：1 采用水平外延接地，假设杆塔所在的地方允许水平 放射接地体时应尽量采用水平放射方式。因为水平放射施工费用低，不但可以降 低工频接地电阻，还可以降低冲击接地电阻；2 深埋式接地极，如地下深处的土 壤电阻率较低，可用坚井式，或深埋式接地极。3 填充电阻率较低的物质或降阻 剂，如附近有可以利用的低电阻率物质可以因地制宜，综合利用，但这些物质应 满足：电阻率低、不宜流失、无腐蚀性、无污染、施工方便、经济合理等要求； 施加降阻剂则应选用电阻率低、性能稳定、降阻性能好、不宜流失、防腐能力强、 无污染、施工方便的降阻剂。4 铺设水下接地装置，如杆塔附近有水源，可以考 虑利用这些水源在水底或岸边布置接地极，可以收到很好的效果。5 爆破接地技 术，爆破接地技术即是将岩石爆裂、爆松，接着用压力机将调成浆状的降阻剂压 入深孔及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过降阻剂将地下巨大范围的土壤内部 沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地电阻的目 的。上述这些降阻措施都有其应用的特定条件，针对不同地区，不同土壤条件采 用不同的方法才能有效降低接地电阻。另外，这些方法也可以视具体情况配合使 用，以获得最大的降阻效果。但对于一些土壤电阻率高，占地面积小的接地装置， 要设计一个在技术和经济上都合理且接地电阻值较低的接地装置，是非常困难的。 如何在保证良好的经济效益比的同时，使较小面积而周围土壤电阻率较高的电力 重瘩盔堂互捏亟堂僮论奎 一! 盈 设施的接地电阻达到规程要求，便成为电力系统迫切需要解决的问题。采用s z j 接地装置和导电水泥来降低杆塔接地电阻可以满足以上要求。$ z 3 接地装置是一种 先进而可靠的新型接地装置，较好地解决了接地装置长期都未解决的定型化和标 准化问题。经理论分析和试验研究表明，该装置具有造型优化，结构合理，散流 特性好，接地电阻小，工程开挖量和粘土回填量少，耐腐蚀，接地工程费用低等 一系列优点，适用于电力，通讯，计算机和建筑等各类接地工程。尤其在土壤电 阻率较高或能用于接地工程的土地面积较狭窄时，应用通常的接地装置往往难于 满足降阻和施工的要求；导电水泥是以水泥为主导剂，添加一些导电成份如c ，、 c ，、c ，、c 。、c ，、c 。、g 等组成，是以无机物为主的复合材料。导电水泥一方 面具有水泥的性质，能满足输电线路杆塔基础的强度要求，将杆塔接地体紧紧的 包围住，以防止偷盗：另一方面又具有良好的导电性能，有效的将系统入地短路 电流或雷电流引入大地；同时它的性能稳定，使用寿命长，对接地体无腐蚀，埋 在地中无环境污染，施工简便等。 本文通过对高土壤电阻率地区实际情况分析、试验和计算，完成论文主要研 究和工作： 1 检索相关文献，掌握降低接地电阻的先进技术和方法，特别是对高土壤电 阻率地区降低杆塔接地电阻的方法进行系统的分析研究。 2 选定典型的输电线路( 如雷击跳闸率较高的输电线路) 为实际研究对象， 分析、比较研究各种降低杆塔接地电阻的措施，针对高土壤地区的降低杆塔接地 电阻困难的实际情况，选择该地区技术经济合理的降阻措施。 3 通过理论分析和现场试验研究s z j 型空腹式接地装置的降阻机理和使用方 法，主要研究s z j 接地装置接地电阻的计算方法和在降低杆塔接地电阻中的实际 效果。 4 通过理论分析和现场试验研究导电水泥在高土壤电阻率地区、高山、丘陵、 干旱地区的运用，研究分析其最佳使用方法，使其成本最低，降阻效果要最好。 4 重废盘堂王捏亟堂焦i 金塞 2 隆堑枉燮接地电咀鲍圭要措趋 2 降低杆塔接地电阻的主要措施 2 1 杆塔接地的标准和要求 线路杆塔的接地电阻主要根据防雷接地的要求来决定。高压输电线路中，一 般每基杆塔下都设有接地装置，并通过引线与杆塔连相接。根据实际运行经验， 从技术经济角度出发，对于不同土壤电阻率地区，对架空线路杆塔的接地电阻和 接地装置的布置型式在电力行业标准d l t 6 2 0 一1 9 9 7 文流电气装置的过电压保护 和绝缘配合、d l t 6 2 1 1 9 9 7 交流电气装置的接地中都提出了具体的要求。 是设计、安装和改造架空线路杆塔接地的依据。 2 1 1 杆塔的接地电阻标准 1 有避雷线线路杆塔的接地电阻。有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线时 的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表2 1 所列数值。 雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置， 适当提高绝缘水平或架设耦合地线。 表2 1 有避雷线的线路杆塔接地电阻 l 土壤电阻率( n m ) 1 0 0 1 0 0 一5 0 0 5 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 l 接地电阻( f 2 ) 1 01 52 0 2 53 0 注：如土壤电阻率超过2 0 0 0 f 2 m ，接地电阻很难降低到3 0 n 时，可采用6 8 根总长不超 过5 0 0 m 的放射形接地体，或采用连续伸长接地体。其接地电阻不受限制。 2 无避雷线线路杆塔的接地电阻。对于中雷区及多雷区3 5 k v 及6 6 k v 无避雷 线线路，宜采取措施，减少雷击引起的多相短路和两相异地接地引起的断线事故， 钢筋混凝土杆和铁塔宜接地，其接地电阻不受限制，但多雷区不宜超过3 0 q 。钢 筋混凝土杆和铁塔应充分利用其自然接地作用，在土壤电阻率不超过1 0 0 q m 或 有运行经验的地区，可不另设人工接地装置。 需要说明的是，作为通用行业标准，对杆塔接地电阻的要求是比较宽松的。 在多雷区，如是联络线路或重要线路，杆塔接地电阻最好能处理到1 0 q 以下，因 重鏖盘堂至提亟圭堂僮论窑 2 隆低拄揸接垃曳陛的圭墨措筮 为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率，从而保证电网的 安全稳定运行。 2 1 2 杆塔接地型式 d l 1 6 2 l 1 9 9 7 交流电气装置的接地的6 3 条还对高压架空线路杆塔接 地装黉的型式做了具体的要求如下： 1 在土壤电阻率p 1 0 0 ( 2 m 的潮湿地区，可利用杆塔和钢筋混凝土杆自然接 地。对发电厂、变电站的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接 地电阻符合要求时，可以不设人工接地装置。 2 在土壤电阻率1 0 0 q j i 】 p 3 0 0 f ) m 的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的 自然接地外，并应增设人工接地装置，接地极埋没深度不宜小于0 6 m 。 3 在土壤电阻率3 0 0 f 2 m p 2 0 0 0q m 的地区，可采用6 8 根总长不超过5 0 0 m 的放 射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋 设深度不宜小于0 3 m 。 5 居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。 6 放射形接地极的最大长度，应符合表2 2 的要求。 表2 2 杆塔放射形按地极每根最大长度 t a b2 2t h el e n g t ho f t h et o w e ra c t i n o i dg r o u n d i n ge l e c t r o d e ! 土壤电阻率( q m )兰5 0 01 0 0 02 0 0 05 0 0 0 接地极最大长度( m ) 4 0 6 08 01 0 0 7 在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地 极每根长度的1 5 倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或 其他措施。 8 雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置， 架设避雷线，适当加强绝缘或架设耦合地线。 9 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。 主杆非预应力钢筋如上、下已用绑扎或焊接连成电气通路，则可兼作接地引下线。 利用钢筋兼做接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母，铁横担间 应有可靠的电气连接。 6 重鏖盘生工理毯生篮监童 2 睦低赶搭拄地电阻曲皇垩措丝 为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率，从而保证电网的 安全稳定运行。 2 1 2 杆塔接地型式 d l 1 6 2 1 1 9 9 7 交流电气装置的接地的6 3 条还对高压架空线路杆塔接 地装置的型式做了具体的要求如下： 1 在土壤电阻率p - 1 0 0 q m 的潮湿地区，可利用杆塔和钢筋混凝土杆自然接 地。对发电厂、变电站的迸线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接 地电阻符合要求时可以不设人工接地装置。 2 在土壤电阻率1 0 0 d m p 3 0 0 d m 的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的 自然接地外，并应增设人工接地装置，接地极埋投深度不宜小于0 6 m 。 3 在土壤电阻率3 0 0 d m p _ 2 0 0 0q m 的地区，可采用6 8 根总长不超过5 0 g i n 的放 射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋 设深度不宜小于0 3 m 。 5 屑民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。 6 放射形接地极的最大长度，应符合表2 2 的要求。 表2 2 杆塔放射形接地极每根最大长应 l 土壤电阻率( n m ) 玉5 0 0s 1 0 0 0兰2 0 0 0s5 0 0 0 接地极最大比变( m ) 4 06 08 01 0 0 7 在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地 极每根长度的1 5 倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或 其他措施。 8 雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，应改善接地装置， 架设避雷线，适当加强绝缘或架设耦台地线。 9 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弗与接地引下线相连。 主杆非预应力钢筋如上、下己用绑扎或焊接连成电气通路，则可兼作接地引下线。 利用钢筋兼做接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母，铁横担间 应有可靠的电气连接。 应有可靠的电气连接。 重宏太堂王程亟圭堂鱼i 金塞 2 隆低扛竖接垫虫阻笪圭要措蓝 l o 3 5 k v 及以上线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时，交叉档两 端的钢筋混凝土杆或铁塔( 上、下方线路共4 基) 不论有无避雷线，均应接地。 2 2 降低杆塔接地电阻措施 在土壤电阻率高的山区，出于受地质、地势等条件的限制，架空线路的杆塔 接地装鼍的工频接地电阻往往达不到要求，而杆塔接地电阻对提高线路耐雷水平， 降低雷击跳闸率又十分重要，需要把接地电阻降下来，这时要根据每基杆塔的实 际情况，认真查看地质、地势、测试杆塔周围各个不同深度的土壤电阻率，然后 根据每基杆塔的实际情况经技术经济对比之后，采取有效的降阻措施。要降低杆 塔接地电阻，首先要做好以下工作”“：做好地质、地势调查，了解杆塔工频接地 电阻超标的原因，看杆塔所处的位置是处在什么样的地形，实地勘测土层的情况 和土质情况；测试杆塔周围的土壤电阻率，看四周是否有土壤电阻率低的地方可 以利用，再测试不同深度的土壤电阻率，看地下有无可以利用的低电阻率的地层。 2 2 1 降低杆塔接地电阻常采取的基本措施 根据实地调查勘测的情况，采取经济有效的降阻措施。降低工频接地电阻的措 施主要有以下几种方式： 1 水平外延接地体o “ 如杆塔所处的地方允许水平放射接地体时应尽量采用水平放射的方式，因为 水平放射接地体不但可以降低工频接地电阻，更重要的是可以有效的降低冲击接 地电阻，起到有效的防雷作用，关于水平放射的形状和方位可根据现场实际情况 而定，水平放射的长度可按表2 2 要求取；但如在水平放射长度的l _ 5 倍范围内 有较低土壤电阻率的地方，可以采用外引接地的方式。 2 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： ( 1 ) 选择地下水位较丰富及地下水位较高的地方 ( 2 ) 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 大人工接地体的几何尺寸。 ( 3 ) 利用山宕的裂缝，插入接地极并灌入降阻剂。 ( 4 ) 在北方冻土区深埋接地体应在冻土层以下。 ( 5 ) 深埋接地体的间距宜大于2 0 m ，可不计互相屏蔽的影响。 3 铺设水下接地装置。” 如杆塔附近有水源，可以考虑利用这些水源在水底或岸边布置接地极，一样 可以收到很好的效果。 4 如附近有可以利用的低电阻率物质可以因地制宜，综合利用，但这些物质 应满足：电阻率低、不宜流失、无腐蚀性、无污染、施工方便、经济合理等要求。 5 施加降阻剂，同样应选择电阻率低、性能稳定、降阻性能好、不宜流失、 防腐能力强、无污染、施工方便的降阻剂。 6 爆破接地技术”“”“，爆破接地技术是近年发展起来的降低接地装薰接地电 阻的新技术，通过爆破制裂，再用压力机将低电阻率材料压入爆破裂隙中，从而 起到改善很大范围的土壤导电性能的目的，相当于大范围的土壤改造，其基本原 理是采用钻孔机在地中垂直钻直径为1 0 0 哪、深度为几十米( 在发变电站接地工程 中，垂直接地极深度可能达i 0 0m 以上) ，在孔中布置接地电极，然后沿孑l 整个深 度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松，接着用压力机 将调成浆状的降阻剂压入深孔及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过降阻剂将地 下巨大范围的土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大 幅度降低接地电阻的目的。采用爆破制裂压力灌降阻剂法，降低接地电阻的原理 大致可归纳为： ( 1 ) 利用地下电阻率较低的土壤层、地下水层及金属矿物质层来改善散流： ( 2 ) 降阻剂可很好地与接地极及各种类型的土壤、岩石形成良好的接触，达 到降低接触电阻的效果； ( 3 ) 在大范围内降低土壤电阻率，从而降低土壤的散流电阻； ( 4 ) 通过爆破制裂形成的裂隙可将岩石中固有的节理裂隙贯通，压力灌降阻 剂形成一个低电阻率通道，贯通的固有裂隙可通向较远的土壤中，与土壤低电阻 率区域相连： ( 5 ) 在压力灌降阻剂后，形成的填充了降阻剂的通道，它有利于电流通过裂 隙中的降阻剂散流到外部岩层，也可通过裂隙散流到电阻率较低或有地下水及金 属矿物质的地层，从而有利于接地极或接地网的散流。 2 2 2 论文提出的降低杆塔接地电阻措施 1 采用s z j 接地装置 接地装置接地体的好坏，关键在于其散流特性的好坏。在接地装置的设计过 程中，紧紧抓住“散流”这个核心，最大限度地扩大接地体的散流面积以及尽可 能减小接地体周围的土壤电阻率，空腹式接地装置就是基于此原理研制而成的。 ( 1 ) s z j 接地装置及其应用 s z j 型接地装置，在国内已有接地装置，包括w j 型空腹式接地装置的基础上， 3 重庆盍堂王捏亟堂焦诠童 2 隆i 臣拄竖接垃电阻盐主噩煎蓝 经深入研究和技术创新后，开发出的新一代专用接地装置产品。它是一种先进而 可靠的新型接地装置，较好地解决了接地装置长期都未解决的定型化和标准化问 题。经理论分析和试验研究表明，本产品具有造型优化，结构合理，散流特性好， 接地电阻小，工程开挖量和粘土回填量少，耐腐蚀，接地工程费用低等一系列优 点，适用于电力，通讯，计算机和建筑等各类接地工程。尤其在土壤电阻率较高 或能用于接地工程的土地面积较狭窄时，应用通常的接地装置往往难于满足降阻 和施工的要求。由于接地装置的接地体设计不良，散流性能差，可以导致一系列 严重的设备损坏和人身事故。 空腹式接地装置以壁厚3 m m 的优质钢板为材料，经加工后形状近似为半径 3 0 0 r a m ，高1 0 0 0 m m 的半圆筒，其表面全部经热镀锌处理。在使用时，将两个半圆 筒组装在一起，构成一个可以缓慢渗水的圆筒形金属接地装置。在筒内下半部分 充填吸水海绵和粘土，上半部分灌满天然水。并把接地引线和接地体焊接好即可。 需要注意的是本装置与地网连接的两个金属连接点暴露在回填粘土之上。 空腹式接地装置可随时注水，特别适合于干旱地区、岩石地区、高土壤电阻 率地区以及雷电活动强烈地区的防雷接地。该装置可根据当地土质的好坏以及设 备的需要，采用1 个或多个并联方式使用，使用本装置时，不再需要任何配方的 降阻剂。所以可以使建设费用大大降低。另外该装置抗腐蚀能力强，使用寿命长， 免维护，2 0 年左右不需更换，并且该装置由于回填土的密实性随时间而增强，故 接地电阻将随时间的增长而显著下降。以上种种因素都保证了空腹式接地装置的 良好降阻效果。 ( 2 ) s z j 结构特点 图2 1 中，o 为筒盖上钻有的多个渗水小孔；1 为两个钢制半圆筒：2 为两个 半圆筒的连接法兰；3 为连接两个半圆筒的连接螺栓；4 为圆筒顶盖；5 为两个半 圆筒分别与水平接地网相连的连接引线；6 为半圆筒上钻的多个渗水4 , - b 。a 为筒 内吸水保水材料与天然水的混合填充区域；b 为筒内天然水的填充水域；c 为圆筒 四周用低电阻率粘土回填区域( 接地坑) ，d 为地表面区域，回填一般泥土即可。 从图2 1 可以看出s z j 接地装置的结构有如下的特点： s z j 接地体是中空的。因此制造耗费的材料量与接地体的表面积相关，而 不是决定于接地体的体积。 由于接地体是中空的，在接地体中灌注了水和填充了保水材料，灌注水的 量决定于接地体的容积。 s z j 接地体上钻有多个渗水的小孔，水可以通过4 , 一7 l 渗透出来。 s z j 接地装置的尺寸比较均匀，接地体的高和底面直径都不大，安装比较 方便。 9 重庆太堂王提亟堂焦盐室2 隆低拄燮撞丝皇阻趋圭薹螬照 3 0 03 地面 d ；”售 墨- ；鲁 4 垦 “j n l ； 1 日_ 一 ，：r i。 ，”r q到 虽 博j 一：m ； ：主 - 一 i 2 0 l6 i昌 i 可， 图2 1s z j 型接地装置安装示意图( 单位：r a m ) f i g 2 1s t r u c t u r eo fs z jg r o u n d i n gs y s t e m ( 3 ) s z j 安装使用方法 安装时，首先在接地坑( 即图中的区域c 、d ) 内回填粘土约厚4 0 0 m m ，并夯实。 将两个钢制半圆筒用螺栓连接在一起，组装成一个可储水、渗水和吸水的圆筒形 接地导体( 以下简称接地体) 。将接地体放于接地坑中央，其四周回填粘土并夯实。 当将接地体全部埋入粘土中后，再从接地体顶部圆孔中，向接地体内充填吸水材 料，并灌满天然水。同时，向接地体周围土壤中适当注水，使之湿润。最后，将 顶盖盖好，再在接地体上面回填粘土并夯实。由于圆筒以及筒内吸水材料的储水、 渗水和吸水作用，使筒内的水缓慢渗出，可长期保持接地体表面及其周围土壤的 湿润。当雨季周围土壤含水量丰富时，筒内吸水材料可将筒外土壤中的大量水份 吸附进筒内储存，同时，从地表面下浸的水也经过顶盖小孔渗漏进筒内，形成对 圆筒自然加水的过程。于是，圆筒便成为了个供水水源，为保持接地体表面及 其周围土壤的长期湿润提供了保证。最后，接地体分别通过两条连接引线，与水 平接地网或其它接地引线相连，形成可靠的接地连线双回路。 ( 4 ) 作用原理定性分析 空腹式接地装置的作用主要包括以下的三个方面： 通过在接地体周围回填土壤电阻率低、土质细密的粘土并夯实，可以大大 减小接地体与周围的土壤的接触电阻，从而降低接地电阻。 通过在接地坑内回填低电阻率的粘土，相当于增大接地体的尺寸，使接地 电阻显著的减小。 1 0 重废杰堂工程亟堂僮j 金童 2 隆低扛盛撞丝电阻的圭疆措越 通过相应的措施，使接地体周围的土壤保持湿润，从而降低其土壤电阻率， 而降低接地电阻。 下面分别加以分析： 消除接触电阻。 接地体的接地电阻主要包括两部分：电流在大地中流散时所受到的土壤的散 流电阻；接地体与周围的土壤之间存在的接触电阻。 接触电阻是由于接地体与周围的土壤接触不良而产生的。接触不良有几方面 的原因：一是由于土壤本身是颗粒状的，在它与接地体的接触面上自然存在空隙， 使得接触电阻增大；一是与接地体表面的光滑度有关，当接地体的表面粗糙时， 它与土壤的接触状况受到影响，导致接触电阻的增加；另外，当接地极在土壤中 的时间较长以后，在接地体表面会产生铁锈，由于铁锈是半导体，使得接触电阻 变大，这种现象在风化石土壤中尤为明显。 通过对接触电阻的产生原因的分析可知，要降低和消除接触电阻，就要改善 接地体和土壤的接触状态以及防止接地体生锈。 空腹式接地装置为了改善接地体与周围土壤的接触状况，要求回填到接地坑 的土壤为土质细密的细土、粘土，而不能使用砂石和建筑垃圾等回填。由于空腹 式接地装置可以多次注水，即使在干旱地区，也可以使装置长期保持湿润。回填 的粘土在吸水以后，一方面与接地体紧密接触，间时也增强了土壤间的接触，基 本上消除了接触电阻。另外，随着时间的推移，回填土会越来越密实。 为了防止接地体在长时间使用后会产生铁锈，s z j 接地装置在导体的表面进行 了镀锌处理，抗腐蚀能力极强，接地体在较长时间内不会产生腐蚀，因此降阻效 果可以保持较长时间。经实践调查该接地装置使用寿命长。 水的渗透作用和对土壤电阻率的影响 在自然界的土壤、矿石和岩石中，都或多或少的含有溶解盐的间隙水，而它 们的电阻率主要决定于水分的含量、电解溶液的性质和浓度，具有离子导电的性 熊”。含水量大的土壤的电阻率一般比较低，而含水量较少的土壤电阻率比较高。 岩石和土壤的含水量的大小与它们的孔隙度n ”和当地的水文地质条件有关。 在安装s z i 空腹式接地体时，在接地体的腹腔内填充适量的海绵和粘土，再 将接地体放入接地坑，并回填粘土浇水夯实以后，再将接地体内灌满水。接地体 内的水通过接地体的小孔缓慢的浸入土壤中，除了可以促进接地体表面与置换土 壤的接触程度，降低接触电阻，同时可以保持粘土层和周围土壤的湿润。由于加 的是自然水，本身含有丰富的离子，有相当小的电阻率，因此灌注足够的自然水 后，可以大幅度地降低周围环境土壤的电阻率。雨且由于回填土一般是粘土等孔 隙直径比较小的土壤，这类土壤的透水性很差，7 l 隙中的水不容易流动，使得接 重鏖盔堂王捏亟堂焦监童 2 隆基盘搓燕垫曳堕鲤圭墓氆旌 地体内灌注的水能够保持较长的时间使环境周围的壤保持潮湿。 通过人工接地坑回填电阻率低的土壤，改善接地装置附近的土壤电阻率， 可以有效的降低接地体的接地电阻。主要是因为回填土的土壤电阻率远远低于原 土壤的电阻率，其散流电阻比被置换的土壤小得多，相当于在定程度上加大了 接地极的尺寸，所以起到了降低接地电阻的作用。同时，回填土一般是颗粒相对 细小得多的土质，而且回填之后浇灌自然水，并且夯实，可以大大降低土壤和接地 体之间的接触电阻，从而起到降低接地电阻的作用。 以上三种因素是空腹式接地装置具有良好降阻效果的主要原因。 2 导电水泥及其应用 ( 1 ) 导电水泥的特性 导电水泥是由多种主导剂、添加剂、防腐剂和固化剂，经过科学配方，严格的 理化性能及电性能试验研制而成。导电水泥既具有水泥的性质，能满足发电厂、 变电站、输电线路杆塔及高层建筑等基础结构的强度要求，同时又具有导电的性 能，可降低地网和杆塔接地体接地电阻，可适用于各种接地工程。因此导电水泥 的降阻率高、防腐能力强、使用寿命长、性能稳定、无毒、无环境污染、旌工简 便、用量少等优点，另外还可用于接地体的防盗。 ( 2 ) 使用方法及用量 水平埋设接地体时，按图2 2 所示的形状尺寸挖好地沟，将接地体放入坑 内，然后再将导电水泥与水按1 ：1 比例拌匀成糊状倒八沟内，待导电水泥表面固 化后( 约半小时) ，用细土回填，并层层夯实，如遇坚硬岩石，接地体的埋设深度 可酌情减小。 垂直埋设接地体时，按图2 3 所示的尺寸打孔，然后将接地体插入孔中央， 再将导电水泥加水搅拌成浆状倒入孔中，若采用深井接地建议用压力灌浆的方法 将导电水泥浆注入井中，以取得更好的降阻效果。待导电水泥固化后，便可用土 回填夯实。垂直接地体长度和根数，须根据接地电阻值的具体要求而定。 为防止接地引线腐蚀，在离地面4 0 c m 内的接地引线必须使用导电水泥，使 用方法参照使用方法l 、2 。 在干旱地区或施工取水困难的地方，可直接将导电水泥干粉倒入地沟中的 接地体周围，并回填土夯实，这种方法仍具有降阻效果。 根据试验结果，推荐的导电水泥用量水平接地体平均每米8 - l o k g ，垂直接 地体每米l o 一1 2 k g 。 重废盍堂王捏亟堂僮边塞 2 隆1 基拄竖撞墟电阻殴圭差氆蓝 图2 2 水平接地体的施工示意图 f i g 2 2d i r