混凝土电杆的接地问题及改进措施(不含作者信息).doc

混凝土电杆的接地问题及改进措施高翔 尚 雷Abstract: There may be defects on the grounding down lead of concrete poles of 110kV Transmission Line which make the Grounding Device resistance value rise,it can lead to the probability of back striking increase.This paper put forward some methods used for test the defects on the grounding down lead of concrete poles, revelant modification measures and improvement together with their important value in Lightning Protection of Transmission Line are discussed as well.Key Words: pole grounding device, grounding body ,grounding down lead, back striking摘要：110kV输电线路中的混凝土电杆的接地引下连接及杆体内部接地引下通路可能存在缺陷从而使杆塔接地装置的整体接地电阻升高，增加线路雷电反击跳闸的几率。本文提出了检查混凝土电杆接地引下线是否存在缺陷的方法、改造措施及改进在线路防雷中起到的重要作用。关键词：混凝土电杆；接地；引下线；反击0 引言在云南电网系统内，于2002年前建成的110kV线路中广泛应用着混凝土电杆，由于运行时间较长以及混凝土电杆在制造和安装过程中存在质量和工艺问题，导致混凝土接地引下通路存在缺陷致使杆塔接地电阻值增大超出设计要求，从而当雷击杆顶或避雷线时，这一接地连接盲区往往会使线路在接地体电阻值较小以及在线路装设有线路防雷装置的情况下仍然重复发生线路跳闸现象。以往对线路雷电反击的故障分析和防雷改造中，更多的精力是放在了怎样有效降低接地体电阻值和安装消、避雷装置上进行改造的，而杆体接地引接通路则成了接地改造中最易忽略的问题，实际上，混凝土电杆内部和外部的金属连接部分的缺陷，往往是造成杆塔接地电阻合格却仍重复而引发雷电反击事故的原因所在。本文从实例出发对此问题进行了分析和总结。1 接地装置及杆塔耐雷水平接地装置是指接地体和接地引下线的总称。接地体指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，对杆塔接地体来说是指埋入地下的圆钢、角钢等金属构件。接地引下线是指使引雷设备（避雷线、避雷针等）与接地体相连的部分，对钢筋混凝土杆来说，接地引下线包括：（1）避雷线与混凝土电杆的连接金具及附件；（2）横担与混凝土电杆的连接金具及附件；（3）混凝土电杆内部钢筋与接地体相连的接地螺栓和附件。接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值可用式（1）表示：Ut=iRd+L.di/dt 式（1）式中i雷电流；Rd冲击接地电阻；L.di/dt反映杆塔等值电感和雷电流陡度的暂态分量。当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生塔顶和导线间的闪络，即雷电反击。可见，线路是否发生雷电反击故障与3个重要因素有关，即线路绝缘子串的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路杆塔绝缘子串的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，所以要保证输电线路耐雷水平，往往是通过降低塔体的接地装置的电阻值来实现。一般，杆塔接地电阻值愈小，其耐雷水平就愈高。综合而言接地装置的电阻大小对线路整体耐雷水平的高低起着至关重要的作用，而往往在实际生产运行中人们对于混凝土电杆的接地电阻检测，根据其自身的结构特点均集中在了深埋于地下的接地体埋深、敷设长度及接地体电阻值的检查，而在接地体埋深、数量及接地电阻值均满足设计要求的情况下，接地引接通路的通断良好情况及自身电阻值的大小往往成了检测盲区，这一检测盲区的存在直接影响到输电线路的实际耐雷水平。 2 混凝土电杆接地引下线存在的问题普洱供电局在实际工作中通过理论讨论和多次现场跟踪测量，找到了线路部分杆塔反复雷击的问题根源，并在线路实际运行中得到了论证。下面以普洱供电局所辖的110KV城江线为例进行说明。城江线全线257基杆塔，有140基混凝土电杆，占全线杆塔数量的54.47。该线路按35kV电压等级建设，于1996年投产，后经升压改造，于2005年10月升压为110kV电压等级运行。从投运至今改线路共计雷击跳闸共计11次，仅2007年该线路雷击跳闸就多达4次，其中两次故障点为混凝土电杆（N49、N152），该两基中N49杆在06年04月就发生过一次雷击事故，而改线路的接地电阻改造在07年的03月份前就已全部更新改造完毕，接地网电阻值均满足设计要求，在雷击故障确认后现场工作人员用ZC8摇表检测对杆塔接地体电阻值近行了摇测，未发现超出设计值情况存在。2008年1月经讨论部门用钳表法和0.618法对110kV城江线进行接地电阻检测，检测结果显示，较多的混凝土电杆，用钳表法检测出的电阻值远远大于0.618法检测出的电阻值，并都超过了设计值。部分杆塔的测量结果见表1。表1 110kV城江线部分水泥杆接地电阻测量结果杆塔号接地装置型式设计值测量结果（）0.618法钳表法通过电杆本体甲杆乙杆甲杆乙杆N144DS2013132326N434DS2016168283N455DS25191966.566N494DS20121255.756N765DS2561495103 由表1可见，用钳表法、以电杆本体作为测量回路测得的杆塔接地电阻均超过了设计值。经蹬杆检查，确定避雷线与地线挂具连接良好，无锈蚀情况后，初步判断导致钳表法测出的接地电阻值较大的原因在以下两个方面：1）地线挂具与杆身接触电阻过大；2）混凝土电杆内部钢筋锈蚀（即混凝土电杆接地引下线电阻值较大）。为进一步落实接地电阻偏大的原因，2008年4月利用线路停电的时机，对表1中的4基水泥杆接地装置采用短接电杆本体的钳表法测量接地电阻。实际测量时，采用钢绞线短接塔顶避雷线和塔底的接地装置以代替原刚体内部的接地引接情况，这样既避免了水泥干避雷线和杆体接地连接的不可靠问题，要排除了水泥干内部接地引接的通断影响因素的存在，另该接地短接引下线还将在在高空登杆流动作业中发挥重要的防止高空坠落的作用，本文中就不一一做祥述。复测结果见表2。表2 110kV城江线部分水泥杆接地电阻复测结果杆塔号接地装置型式设计值()钳表法复测结果（）（短接电杆本体）甲杆乙杆N144DS2019.819.5N434DS2022.722.3N455DS2526.426.8N494DS201515N765DS25817 通过表2和表1的比较可见，在短接原杆身接地引下线后，用钳表法测出的接地装置电阻值大幅下减，且接近0.618法测出的电阻值，证明了混凝土电杆接地引下线电阻值较大，是导致钳表法测出的接地电阻值较大的原因。测量结果反映出混凝土电杆内部接地引下线会因锈蚀、断口或不良接触影响杆塔的接地电阻值，从而直接影响到了线路的防雷能力。通过对其余线路多基多次发生雷击故障的杆塔的跟踪测量，进一步证实了水泥电杆本体作为接地引下通路会直接影响水泥杆整体接地装置的接地良好情况，而这一改造盲区则正式是线路经接地改造或采用他种防雷方式后仍然造成杆塔反复遭雷击跳闸的根本原因。可见在防雷接地改造中，只注意对接地体的改造并不全面，塔体的内部导通性及接地引下连接效果应受到关注。 3 建议及改进措施 （1）混凝土电杆本体的导通性应成为线路防雷改造关注的重点；（2）对新建设的110kV线路，尽量避免混凝土电杆的使用，若需采用，应在验收时对混凝土电杆的接地引下线电阻值进行检测；（3）对已建成110kV线路中的混凝土电杆，用钳表法0.618法对电杆的接地装置进行检测，对接地引下线电阻值较大的电杆，可采用在避雷线、电杆横担与接地体之间加装可靠引流体的措施进行改进。（如下图所示） 附图说明：混凝土电杆接地摇侧方法及接地引接改进示意图方法一：对未改进或改进前混凝土电杆通过钳表法进行杆塔接地电阻值测量方法二：对改进后的混凝土电杆通过钳表法进行杆塔接地电阻值测量具体改进方法：通过自行加工的角钢、扁铁抱箍、UT线夹和U型螺栓将钢绞线与混凝土电杆的连接按照附图方式布置连接，整个混凝土电杆上钢绞线从左至右，由下至上绕一圈并与电杆避雷线和接地体进行有效可断开连接，各转角或适当位置钢绞线与混凝土电杆采用抱箍、角钢和UT线夹和U型螺栓进行连接固定，改进方法通过钢绞线和接地下引扁铁将避雷线、杆体横担等接地引下环节与杆塔接地体进行连接代替原杆体的内部接地引接，在一定意义上改善了混凝土电杆的接地引接环节，从根源上避免了混凝土电杆与避雷线引接金具环节及杆体内部接地引下通路可能存在缺陷从而使其杆塔接地装置的整体接地电阻升高的现象存在，大大减少了由于接地引接盲区引发的线路雷电反击跳闸几率，另外改进方案通过与防坠器、全身安全带配套使用可实现人员杆塔攀登和杆上流动作业的高空防坠落保护作用，实现在攀登杆塔全过程及流动作业中人员遭遇意外时能自锁保护，达到保护使用者人身安全的目的，可大大降低线路生产事故的发生。4 结束语 输电线路的耐雷性能与杆塔的接地电阻密切相关，对于110kV线路中用量较多的混凝土电杆，杆塔内部的导通性和接地引下线连接的可靠与否直接关系到输电线路的耐雷性能，线路运维部门对此问题