淺析220kV南華線桿塔接地降阻措施

摘要：220kV南華線為新建220kV交流架空輸電線路，起于已建南平500kV變220kV構架，止于已建的220kV華陽變，線路全長80.612km。工程技術人員于2009年4月至2009年7月將線路桿塔接地電阻進行了實測，發現桿塔接地電阻超標率高達90％之多，進行降阻處理勢在必行，文章主要對降阻措施進行分析。

關鍵詞：架空輸電線路；桿塔接地電阻：降阻

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2011)24-0123-02

因福建是多雷區，為了保證線路的防雷安全，福建省電力公司在“反措”中又根據福建省的實際情況對線路桿塔接地電阻進行了嚴格規定，其線路進線段桿塔的接地電阻要求降到10Ω以下，其余桿塔接地要求按照相關行業標準要求折半執行，如表1所示。

1 線路桿塔接地電阻偏高原因分析

我們通過所搜集的資料，并對現場復測的桿塔的地形地貌、土質情況、施工情況、射線布置情況、回填土等方面進行了勘察、分析，總結出了線路接地電阻超標的原因。

1.1 地質結構復雜、土壤電阻率偏高

①土壤電阻率偏高。該線路所經地區地形以丘陵、山地為主，絕對海拔較高，地質結構復雜。通過典型桿塔所在地的土質調查發現，土壤松散，含有較多的碎石顆粒。每基桿塔我們都從不同方位進行了土壤電阻率的測量，測量的桿塔土壤電阻率均在3000Ω·m以上，土壤電阻率偏高，而土壤電阻率與桿塔接地電阻成非線性正比關系，從而使得接地電阻偏高。

②土壤電阻率分布不均勻。現場實測發現存在土壤電阻率分布不均勻的情況，不但不同桿塔所在處土壤電阻率差異較大，而且個別桿塔不同方位的土壤電阻率也有差異。

③地形對接地射線放射的局限性。該線路大部分桿塔位于地形復雜的山頂或者半山腰，由于地形坡度較大，很難在等高面上做放射形接地極。個別桿塔甚至由于地形的限制，接地極的放射長度根本無法達到設計值。

④土質結構變化較大。現場調查發現，桿塔所在處土質結構變化較大也是影響桿塔接地電阻的原因之一。本線路所經山地丘陵地形存在土質分層的情況，表層為粉質粘土，厚度為1-3m，下層為強風化巖。另外檢查溝槽發現，有的地方土層厚薄不一，土質情況也不相同，砂土、碎石含量差異較大。

1.2 設計方面的原因

接地為一項系統工程，影響接地工程質量的因素較多，但主要原因在于設計存在諸多問題，在本線路接地設計中存在的問題具體體現在以下幾點。

①接地型式設計過于粗放。其一，接地型式沒有針對性。本線路桿塔接地設計沒有對每基桿塔的現場地形、土質結構、射線敷設走向、長度等進行分析，針對每一基桿塔出具有針對性的設計圖紙，而是統一采取了8×60和8×50的“井”字型接地型式。其二，缺乏具體的設計資料。我們在現場搜集資料的過程中發現，缺乏針對每基桿塔進行理論計算的相關資料，例如每基桿塔附近不同方向的土壤電阻率測量數據資料、接地極埋深大小、形狀系數的多少選取等資料。

②接地型式不利于施工。現場調查發現，由于受地形限制，很多桿塔的射線長度都沒有按照設計標準進行放射，很多射線長度不足要求，或者長度滿足設計要求，但是放射直線困難，造成了射線的曲折彎繞，增加了屏蔽效應，影響了接地電阻的大小。

③接地射線布局不合理。其一，由于接地型式設計過于粗放簡單，加上缺乏針對每基桿塔的具體位置地形分析圖，某些桿塔水平射線是哪里方便施工就往哪里放射，并沒有找出桿塔附近土壤電阻率較低的地方放射。很多桿塔接地射線都敷設在桿塔周邊土壤電阻率高的地方，甚至有些敷設在土壤電阻率極高的地方，而沒有往桿塔周邊土壤電阻率低的方位進行布置。其二，水平射線的間距不滿足設計要求，水平射線之間的間距在某些區域不足2-3m，這樣勢必會造成更大的屏蔽效應。

④設計計算過于簡化，未考慮裕度。設計時的計算過于簡化，即沒有進行精細設計計算。比如計算中土壤電阻率參數未考慮季節系數所帶來的影響，形狀系數取值相同等，使得設計計算結果跟實際情況偏差較大。

1.3 施工方面的原因

對于架空線路桿塔的接地裝置，設計固然很重要，然而施工質量的好壞直接影響桿塔接地電阻的大小。通過現場調研發現，施工方面存在的問題主要有：

①接地極敷設走向。由于設計方面存在的缺陷，沒有向施工人員提供各個桿塔的精細施工圖，從而導致施工人員沒有施工依據。并且由于地形等多方面的原因使得施工人員將接地極向便于施工的方位進行敷設，

②接地極敷設埋深。現場調查發現，山區輸電線路桿塔，很多桿塔所處位置由于地質為石頭或者土層薄，接地施工埋深難以達到0.6m。

③回填土問題。現場勘察發現，很多桿塔水平接地極上方表層回填土蓬松稀散，沒有用細土回填夯實，這樣增加了接地極與土壤的接觸電阻，也必然增加了桿塔的接地電阻。這樣接地體就不能與周圍土壤保持可靠的電接觸，同時還會加快接地體的腐蝕速度。

2 降低桿塔接地電阻的措施

南平轄區內部分地區山脈起伏，絕對海拔較高，地形復雜，這些山區較大部分屬于高土壤電阻率地區。輸電線路桿塔接地電阻難以達到規程要求，遭雷擊時，可能因反擊引起絕緣子損壞、架空地線和導線斷線，造成線路跳閘。一般要采用非常規措施來降低桿塔接地電阻。

2.1 降阻劑

首先根據每基桿塔的具體情況分析現場土質、射線走向，找出接地電阻偏高的原因，然后選擇土壤電阻率相對較低的區域，在原有接地射線末端補充水平接地射線，考慮到大部分桿塔所處位置不能夠做到放射足夠長的單根水平射線，本方案創造性地提出了在接地極末端補充樹枝狀的放射接地體的思想，這樣不僅對屏蔽系數的影響不大，而且能夠滿足補充射線總長度的要求。如果由于地形條件和土壤條件限制，比如在土壤電阻率很高的地區，不能夠僅靠補充射線達到降阻目的，就必須配合降阻劑來進行降阻，也就是在補充射線的地方施加降阻劑。降阻劑的選取通過分析比較，宜環保型降阻劑。

2.2 設計目標值影響因素與試驗結果的修正

盡管在設計過程中給出了嚴密的計算，保留了足夠的設計裕度，但是在試驗驗收測量中，由于實際情況錯綜復雜，不可能完全滿足精確設計所要求的條件，這就會給測量帶來了誤差。

2.2.1 設計目標值高于測量值的修正

補充設計及施工完成后，在進行接地電阻復測中如若發現設計目標值高于測量值，這應該是在預料之中的結果，在試驗塔降阻設計計算過程中，接地電阻設計值、季節系數、屏蔽系數、互阻系數等參數的選取都留有了足夠的裕度，在后續補充設計工程中，可以考慮：適當減少補充接地射線總長；適當減少降阻劑的用量，也就是選取截面尺寸稍小的降阻劑。

2.2.2 設計目標值低于測量值的修正

在試驗中發現設計目標值低于測量值的修正，要考慮對理論計算過程中的季節系數k、屏蔽系數B、互阻系數等參數進行修正，根據各個參數對接地電阻結果大小的影響，修正方向具體為：互阻系數往增大的方向修正；屏蔽系數往增大的方向修正；季節系數往增大的方向修正。結合接地電阻計算公式，可以考慮：在地形允許的地方，最終可以通過適當增加補充射線長度；增大補充射線之間的間距以及夾角(減小屏蔽效應)；適當擴大降阻劑的使用范圍以及用量。總之，按照補充設計的具體過程，對設計過程中影響接地電阻的因素進行修補設計，直到桿塔接地電阻試驗值達到設計值要求為止。

2.3 施工要求及建議

①對引外接地極，補充射線布局如與實際情況有出入，以實際情況為準。但用降阻劑處理的射線總長不得低于68m。射線埋設深度要達到0.6m，水平接地體應盡量沿土層厚、電阻率低、土壤潮濕，便于施工的方向定位；在傾斜地帶應盡量沿等高線布局放置；水平接地體之間應盡量遠離，平行距離不宜小于5m，以便減小形狀系數和屏蔽系數；接地體的鋪設應平直。

②水平接地溝槽開挖好后，要進行尺寸驗收，合格后，首先在溝底鋪入一半降阻劑粉，然后鋪入補充的水平接地體，并在頂端打入垂直接地極，垂直接地體應垂直打入，并防止晃動。待接地體與原有接地體焊接完畢后，在上鋪上另一半降阻劑粉，把水平接地體均勻地包裹在中間，加水充分洇透，再在上面回填細土并夯實。降阻劑要均勻地施加在接地體周圍，不能有脫節現象。對溝寬和降阻劑的厚度，可根據土壤電阻率情況和需要降低的接地電阻值而定。對施加降阻劑和不施加降阻劑的地方要采取過渡防腐處理措施。

③射線之間的連接應使用焊接，焊接應采用搭接，焊接其搭接長度大于(等于)圓鋼直徑的6倍，并應雙面施焊，其焊接長度不小于75mm，不得有虛焊、假焊現象。對焊口要刷防腐漆進行過度處理。

④施工中挖開接地時發現有腐蝕斷開現象就必須重新敷設水平接地線。

⑤回填土要用細土回填，并分層夯實，不可用碎石和沙子回填，或用建筑垃圾回填，并高出地面約100mm。

⑥地面處理，在回填完畢后，如是處于山坡，或斜坡地帶，為了防止雨水沖刷造成水土流失，應在回填完畢后的地表栽植草皮進行保護。

(7)全部施工完畢后，經過一定時間再測接地電阻，看是否達到設計要求。

3 結語

總之，輸電線路桿塔接地，是一個系統工程，要從勘探設計人手，對施工過程進行嚴格把關，還要落實到運行維護上，對桿塔接地裝置接地電阻的降阻措施，要根據現場實際，做認真的技術經驗分析，從而找出切實可行的降阻方法，不應片面追求某一個指標，以保證電網安全可靠運行為原則。在研究過程中，應多查找和研讀相關資料，深入了解桿塔接地裝置的構造、材料和使用情況，特別要注意在高土壤電阻率地區，降低桿塔接地電阻的接地裝置要求比較高的情況下，在經濟、技術指標合理的情況下，研究最佳降低接地電阻的方案。