一種新型軟體石墨接地體特性分析

崔寒松 張帆 段春明 林宇龍

摘 要：本文根據軟體石墨接地體的制造流程及試驗數據，從軟體石墨接地體的施工特性、工程經濟性、工程應用等方面進行了分析。結論表明，使用軟體石墨接地體完全能夠滿足現場施工要求，它在耐腐蝕性、接地電阻值、施工方法、綜合經濟效益等方面的優勢，均能夠說明其適合在接地工程中進一步推廣使用。

關鍵詞：軟體石墨 接地 輸電線路

中圖分類號：TM24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0085-02

近年來，許多高壓輸電線路都曾出現過線路跳閘等事故，特別是一些運行多年或經過高土壤電阻率地區的輸電線路更是頻頻發生事故。研究人員通過分析采用了各種技術措施來降低接地電阻，如加大接地體的尺寸、增加接地體的埋設深度、配合使用降阻劑等，這些措施對降低接地電阻均具有不同程度的效果。但在實際工程應用中，往往由于耐腐蝕性差、施工難度大、易受使用地形限制、綜合經濟效益差、土壤電阻率高、環境污染等問題，很難取得滿意的降阻效果。

針對上述問題，本文提出了一種由多股石墨線束編織成型的軟體石墨接地體，通過對其進行使用特性分析、經濟性分析及工程應用，可以得出軟體石墨接地具有接地電阻小、耐腐蝕性強、施工方便、經濟效益好等優點。將其應用在設備、材料運輸困難、土壤電阻率較高的山區，在取得較好降阻效果的前提下，還能夠體現出軟體石墨接地體的其他優勢。

1 軟體石墨接地體的特性

1.1 軟體石墨接地體的制造流程

軟體石墨接地體主要由非金屬材料制成，其基本制造流程為：按配比將石墨置于濃硫酸中攪拌并浸泡一定時間后進行酸洗，將其水洗至pH值為中性后，可以得到水分含量較低的石墨體，再將其進行高溫膨化，能夠得到是其原體積數百倍的膨化石墨，隨后將膨化石墨碾壓成石墨線，并由尺寸相同的石墨線形成石墨線束，至此完成主要材料的制造流程。為了能夠提高軟體石墨接地體的抗拉強度，特取玻璃纖維與少量金屬絲，將二者均勻碾壓在石墨線束中形成石墨纖維布，然后將其裁剪、復合形成單股線，最后根據實際需求，將一定數量的單股線經過編織工藝，形成最終的軟體石墨接地體。

1.2 軟體石墨接地體的耐腐蝕性

由于接地體直接埋入地中并與土壤接觸，因此土壤腐蝕是接地體最主要的腐蝕類型。土壤腐蝕的影響因素有土壤的透氣性、含水量、溫度、電阻率、溶解離子的種類和數量、pH值、有機質以及微生物等，這些因素和外部因素的綜合作用均導致了常用金屬接地體在土壤中的腐蝕。而非金屬接地材料具有導電性能好、化學穩定性優良、使用壽命長、易加工且價格低廉等優點。

軟體石墨接地體主要由導電非金屬材料石墨制成，由于不含任何粘合劑，不會因為粘合劑的老化而散束，同時通過使用玻璃纖維做基體增加強度，表面用高純度高碳石墨做防腐蝕降阻層，材料性質穩定，年腐蝕率僅為0.06%，不會分解產生其他有毒及污染物，屬于環保性材料。

1.3 軟體石墨接地體的施工特性

軟體石墨接地體具有極其簡易的連接方式，只需兩端搭接，并通過石墨線束或金屬絲纏繞一定長度后固定即可，不需要使用其他笨重的焊機及電源設備，也不需要其他輔助連接結構，施工人員操作起來十分方便。同時軟體石墨接地體本體輕便，在材料運輸困難的山區，能夠節省大量人工及運輸費用，經濟效益可觀。

軟體石墨接地體外觀呈線纜繩狀，具有一定的彎曲性及延展性，可以針對山區或某些特殊地形鋪設小角度折線型、波浪型等多樣化的溝槽路線，更符合施工現場遇見的復雜、多變的各類地形條件，從而增大了施工靈活性，也擴展了其在接地施工中的應用范圍。

1.4 軟體石墨接地體的其他特性

軟體石墨接地體不僅可以作為接地極使用，在接地要求高、土壤電阻率高的地區，還可以將其作為接地模塊，按照一定的組合方式，配合使用來進一步降低接地電阻。

具體使用方法為：

取適量長度的軟體石墨接地體將其一端彎曲，使其形成“L”型結構，將其一側邊貼合于軟體石墨接地體側面后通過石墨線束或金屬絲纏繞固定，同時要保證貼合固定的長度不小于被彎曲軟體石墨接地體直徑的5倍。

2 工程應用

2.1 試驗方案闡述

在某500kV變電站至白龍山220kV輸電線路工程中進行了軟體石墨接地體的試驗及應用。共選10基塔作為此次試驗的試驗對象，均采用方框設置結合放射狀外延的設計方案。

采取5基普通圓鋼接地和5基軟體石墨接地體接地進行對比。表1為單基塔的材料使用量，方框邊長為12m，普通圓鋼接地采用φ12圓鋼，采用φ20的軟體石墨接地體接地。

2.2 試驗結果分析

將普通圓鋼和軟體石墨接地體按施工規范及要求埋設完成后，測得的接地電阻值R如表2所示。

通過表2對比分析可以得到如下結果：

采用軟體石墨接地體的單基塔的材料用量要比普通圓鋼接地的少25%，同時接地電阻值R平均降低30%左右。此外，采用軟體石墨接地體的單基塔要比普通圓鋼在材料運輸時少用1臺班，而在人工費用支出中前者比后者要少用3日的施工時長，兩方面優勢在一定程度上降低了施工成本。

3 結語

軟體石墨接地體耐腐蝕性強、易于運輸、方便操作、使用方法靈活、綜合經濟效益更好，尤其適用于高山大嶺等設備及材料運輸困難的地區或是經濟高度發達、線路走廊受限且接地體布置困難的地區，適合在接地工程中進一步推廣使用。

參考文獻

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