關于石墨接地在輸電線路中的研究與應用

申潔　吳瑞春　吳瑞文

摘 要：雷擊是危及輸電線路安全可靠運行的主要因素，深入研究輸電線路的耐雷水平對保證電力系統的安全可靠運行具有重要的意義。通過降低線路桿塔接地電阻是提高桿塔耐雷水平的基礎和有效手段。文章介紹以石墨為原材料制作的新型接地體在輸電線路防雷接地的研究應用。該材料較其他接地材料更為經濟有效，極具推廣運用價值。

關鍵詞：輸電線路；接地電阻；石墨接地；節能減排

引言

輸電線路桿塔接地對電力系統的安全穩定運行至關重要。由于桿塔接地不良而發生的雷害事故所占線路故障率的比例相當高，降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平、減少線路雷擊跳閘率的主要措施。浙江電力試驗研究所提出的新杭220kV線路21年雷擊跳閘率變化統計結果表明：“改善接地是最有效的防雷改進措施”。國網公司《架空輸電線路管理規范（試行）》對220kV架空輸電線路雷擊跳閘率的管理目標是小于0.315次/百公里·年。

1 防雷接地體現狀

通過調研及相關單位提供的依據表明，目前我國防雷接地體被廣泛推廣應用的是鍍鋅鋼鐵類制品，占市場的99.7%以上。而鍍鋅鋼鐵制品不耐腐蝕、易生銹、使接地電阻升高導致雷電事故，使用壽命短（5年左右），更新改造頻繁，浪費材料、土地、經費嚴重，且生產接地體消耗還會排放有毒廢液，污染環境，耗能高。另外，目前我國在用鋼鐵防雷接地體約一億基，每年因腐蝕、生銹導致失效報廢的約4000萬基，更新這些失效接地體需要費用600多億元，征用土地18萬畝，少產糧食1.08億斤；消耗鍍鋅鋼材75萬噸，鹽酸、硝酸類金屬鈍化液4.5萬噸，液化氣22.5萬立方米，電37.5萬度；排放有毒廢液、廢氣3萬噸。還每年造成全國雷電事故數萬起，輕則停電、使用戶停工停產，重則設備損壞、人員傷亡，直接和間接經濟損失巨大，影響了國民經濟建設和社會發展。

2 新型石墨接地體

目前的研究表明，以石墨為原材料制作的新型石墨導電板材和電纜屬于一種新型非金屬導電材料體，該導電體呈惰性，化學穩定性優良，在常溫條件下不受強酸、強堿和有機溶劑及電偶腐蝕，不生銹，電阻穩定，使用壽命長達30年，且免維護更新改造工程，易加工成型，產品無需鈍化和防腐工藝，安全可靠，可廣泛在酸性、堿性土壤和高電阻、低電阻土壤以及海灘、濕地、熱帶地區、寒冷地區使用，并不受環境氣候條件的限制。且節能減排、環保、節約材料、經費、土地，該品無回收利用價值，可有效解決目前我國金屬防雷接地極體易被盜的問題，該新型產品可以作為一種長效綠色經濟型防雷接地電極使用。

表1為各種材料接地體的比較：通過表1分析可知：（1）鍍鋅圓鋼、銅包鋼和石墨接地極三種材料的接地裝置而言，鍍鋅圓鋼屬普通金屬材料，一次性投資相對較低，銅包鋼和石墨接地極作為新材料，材料費用相對較高；（2）銅包鋼和石墨接地極由于較耐腐蝕，在維護費和檢修費用上相對較低，特別是石墨接地極接地裝置，由于在自然界中基本無腐蝕，在總投資上是鍍鋅圓鋼三分之一，是銅包鋼的二分之一。（3）石墨接地體材料質量較輕，在山地基礎中使用可減少人力運輸費用。因此采用石墨接地極在接地裝置投資上有很大的經濟效益。

3 試驗驗證

以臺州臨仙線線路接地為例：該線路多在山地，且山形較高，接地電阻較為復雜，地形條件為丘陵地形，地表面易風化黃砂石，局部巖石地形，土壤電阻率在1000Ω/m左右；故在該線路中選擇了3基桿塔選用石墨接地體。

試驗方法：（1）挖接地體埋設溝：環鐵塔四周挖8×8m的接地體方框埋設溝，在沿東南、東北、西北三個方向分別挖一個20m接地體輻射線埋設溝，輻射線溝引出點與其對用的接地體方框相連，溝深0.4m。

（2）敷設石墨接地體：按溝的路徑布置石墨接地體，連接部分需搭接，搭接用導電石墨線捆扎搭接，搭接長度為15-20cm。

（3）埋設：清除溝底的雜草、碎石并把石墨接地體置于溝底部，回填首先接地體周圍埋設一層較為好的土壤（山上取表面風化形成的土壤）并夯實，然會回填土夯實。

（4）測量數據：把ZC29B-1型接地電阻測試儀的測試線，用鑷子固定在石墨接地體引上線上，并測量數據。最后用固定螺栓固定在鐵塔角鋼上。

試驗結論：接地電阻均符合電力行業標準規定和設計要求，試驗合格。

通過上面的安裝、試驗過程可知，石墨接地體施工安裝便捷，采用搭接無需焊接，且挖接地溝長度和深度都不大，相比其他接地體的敷設有明顯優勢。

4 結束語

研究石墨接地體作為防雷接地電極在電力系統的應用，符合我國節能、減排、環保、高產能的工業發展政策，與我國人多地少、資源匱乏的國情和建設節約型社會的發展戰略相符合，具有廣泛的經濟效益和重要的實際應用價值。

參考文獻

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