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(jù)軟體石墨接地體的制造流程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從軟體石墨接地體的施工特性、工程經(jīng)濟(jì)性、工程應(yīng)用等方面進(jìn)行了分析。結(jié)論表明，使用軟體石墨接地體完全能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，它在耐腐蝕性、接地電阻值、施工方法、綜合經(jīng)濟(jì)效益等方面的優(yōu)勢(shì)，均能夠說明其適合在接地工程中進(jìn)一步推廣使用。

關(guān)鍵詞：軟體石墨 接地 輸電線路

中圖分類號(hào)：TM24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0085-02

近年來，許多高壓輸電線路都曾出現(xiàn)過線路跳閘等事故，特別是一些運(yùn)行多年或經(jīng)過高土壤電阻率地區(qū)的輸電線路更是頻頻發(fā)生事故。研究人員通過分析采用了各種技術(shù)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(shè)深度、配合使用降阻劑等，這些措施對(duì)降低接地電阻均具有不同程度的效果。但在實(shí)際工程應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益差、土壤電阻率高、環(huán)境污染等問題，很難取得滿意的降阻效果。

針對(duì)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(duì)其進(jìn)行使用特性分析、經(jīng)濟(jì)性分析及工程應(yīng)用，可以得出軟體石墨接地具有接地電阻小、耐腐蝕性強(qiáng)、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。將其應(yīng)用在設(shè)備、材料運(yùn)輸困難、土壤電阻率較高的山區(qū)，在取得較好降阻效果的前提下，還能夠體現(xiàn)出軟體石墨接地體的其他優(yōu)勢(shì)。

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(shí)間后進(jìn)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(jìn)行高溫膨化，能夠得到是其原體積數(shù)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(qiáng)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(fù)合形成單股線，最后根據(jù)實(shí)際需求，將一定數(shù)量的單股線經(jīng)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(shù)量、pH值、有機(jī)質(zhì)以及微生物等，這些因素和外部因素的綜合作用均導(dǎo)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(dǎo)電性能好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)、易加工且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

軟體石墨接地體主要由導(dǎo)電非金屬材料石墨制成，由于不含任何粘合劑，不會(huì)因?yàn)檎澈蟿┑睦匣⑹?，同時(shí)通過使用玻璃纖維做基體增加強(qiáng)度，表面用高純度高碳石墨做防腐蝕降阻層，材料性質(zhì)穩(wěn)定，年腐蝕率僅為0.06%，不會(huì)分解產(chǎn)生其他有毒及污染物，屬于環(huán)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(jiǎn)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(zhǎng)度后固定即可，不需要使用其他笨重的焊機(jī)及電源設(shè)備，也不需要其他輔助連接結(jié)構(gòu)，施工人員操作起來十分方便。同時(shí)軟體石墨接地體本體輕便，在材料運(yùn)輸困難的山區(qū)，能夠節(jié)省大量人工及運(yùn)輸費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)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(duì)山區(qū)或某些特殊地形鋪設(shè)小角度折線型、波浪型等多樣化的溝槽路線，更符合施工現(xiàn)場(chǎng)遇見的復(fù)雜、多變的各類地形條件，從而增大了施工靈活性，也擴(kuò)展了其在接地施工中的應(yīng)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(qū)，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(jìn)一步降低接地電阻。

具體使用方法為：

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

2 工程應(yīng)用

2.1 試驗(yàn)方案闡述

在某500kV變電站至白龍山220kV輸電線路工程中進(jìn)行了軟體石墨接地體的試驗(yàn)及應(yīng)用。共選10基塔作為此次試驗(yàn)的試驗(yàn)對(duì)象，均采用方框設(shè)置結(jié)合放射狀外延的設(shè)計(jì)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(jìn)行對(duì)比。表1為單基塔的材料使用量，方框邊長(zhǎng)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(yàn)結(jié)果分析

將普通圓鋼和軟體石墨接地體按施工規(guī)范及要求埋設(shè)完成后，測(cè)得的接地電阻值R如表2所示。

通過表2對(duì)比分析可以得到如下結(jié)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(shí)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(yùn)輸時(shí)少用1臺(tái)班，而在人工費(fèi)用支出中前者比后者要少用3日的施工時(shí)長(zhǎng)，兩方面優(yōu)勢(shì)在一定程度上降低了施工成本。

3 結(jié)語

軟體石墨接地體耐腐蝕性強(qiáng)、易于運(yùn)輸、方便操作、使用方法靈活、綜合經(jīng)濟(jì)效益更好，尤其適用于高山大嶺等設(shè)備及材料運(yùn)輸困難的地區(qū)或是經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)、線路走廊受限且接地體布置困難的地區(qū)，適合在接地工程中進(jìn)一步推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊明軍.高土壤電阻率地區(qū)接地網(wǎng)降阻方法比較[J].廣西電力，2012，35（1）：67-70.

[2] 李景祿，楊延方，周羽生.接地降阻應(yīng)用及存在問題分析[J].高電壓技術(shù)，2004，30（3）：65-66.

[3] 李景祿，胡毅，劉春生.實(shí)用電力接地技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2002.

[4] 瞿宏偉.新型接地技術(shù)和材料在山區(qū)線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J].電源技術(shù)應(yīng)用，2014（2）：308-309.