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摘要：随着经济社会的发展，输电线路机械化施工已成为工程建设的主流。接地装置沟槽的挖掘已广泛采用专用接地挖掘机等机械设备[1]，极大地提升了工作效率。但接地装置施工连接采用发电机、电焊机等笨重设备的现状极大的影响了全过程机械化施工的实现，为更好的实现接地装置连接机械化施工，基于反膨胀技术，研制了符合国家和行业标准的全过程机械化施工用接地装置连接器。该连接器在现场安装只需携带普通的扳手即可实现任何形式接地装置的连接。
关键词：输电线路；全过程；机械化；接地装置；连接器
引言
输电线路杆塔接地装置是输电线路重要的防雷设施之一，其主要功能是为了导泄雷电流入地[2]，避免雷击跳闸造成客户供电中断。目前常用的施工方法是在杆塔周围开挖环形接地沟槽和放射型接地沟槽，然后将环形接地体和水平接地体用焊接的方式连接在一起。由于输电线路杆塔大多处于山区、林间和丘壑之间，无任何施工电源，只能使用发电机发电带动电焊机工作。发电机和电焊机体积大、重量重在搬运过程中往往需要多人搬运，这在交通便利的平坦地区较容易实施，但在山区和林区实施难度非常大，人力资源浪费严重，而且电焊施工极易引发火灾，需配备各类防火措施，安全防范措施多，作业现场管控难度大。
1 接地装置简介
1.1 输电线路杆塔接地装置包括接地体和接地引下线。接地体又叫接地极，是指埋入地中并直接与土壤接触的金属导体，用以向大地泄放电流。接地引下线是用以连接避雷线和接地体的导体。其作用是用于传导避雷线上的雷电流，通过接地体流入大地[3]。是输电线路避免雷击跳闸的重要部件，因此，接地装置必须可靠有效，才能降低输电线路雷击跳闸率。杆塔接地装置结构[4]如图1所示。
（a） （b）
图1 输电杆塔基地装置示意图
（a）-主视图；（b）-俯视图
1-铁塔；2-接地引线下；3-接地体（接地极）
1.2 接地体的形式有多种，常用的接地体形式为水平环形和放射组合形式，多为方框形接地体即FK型[5]、四角再连接单根水平接地体。接地体埋入地下部分一般不进行防腐处理。
1.3 目前接地装置连接最常用的方式是焊接。依据林区防火和公安机关对散打汽油的管理规定，接地装置焊接施工必须办理严格的审批手续和复杂的安全防护措施，办理手续周期长，严重影响施工进度。
2 解决方案
为解决上述安全技术问题，基于反膨胀技术研制的全过程机械化施工用接地装置连接器，实现了接地装置施工改造不用发电机、电焊机等笨重设备的目标，减轻了人员劳动强度，提高了作业效率。
2.1设计思路
2.1.1 连接器设计按照模块化、标准化和通用性的原则进行，便于制造和安装，同时能满足不同形式的接地装置连接使用。
2.1.2 连接器的形式包括直通型（接续延长使用）、三通型（T型连接或增加接地体用）、四通型……多通型以及水平垂直组合等多种形式，可满足水平接地体、垂直接地体以及混合接地体等任何形式的接地装置连接使用。
2.2 结构设计
2.2.1 连接块设计
连接块的设计按照模块化、标准化、通用性的原则进行，分为直通型、三通型、四通型及多通型等多种形式。具体如图2所示。
图2 连接块结构示意图
a-直通型连接块；b-三通型连接块；c-四通型连接块；d-多通型连接块
1-六角头式连接块本体；2-定位台；3-外螺纹；4-锥体；5-三通型连接块本体；
6-四通型连接块本体；7-多通型连接块本体
2.2.2 连接管设计
连接管的设计按照模块化、标准化、通用性的原则进行，分为内管和外管两种形式[3]，能与任何形式的连接块配合使用。具体如图3所示。
图3 连接管结构示意图
a-内管；b-外管；
8-内管本体；8.1、8.2-锥体；8.3-伸缩缝；
2.1-定位台；3.1-内螺纹；4.1-锥体；9-外管本体（尾端为六角头结构）
2.2.3 连接强度设计
材料选用Q235优质钢材，螺纹强度等级不低于4.8级，可保证连接强度和接触压力。表面采用热镀锌防腐，可满足长期运行防腐要求。
3 应用效果分析
3.1 连接方法
我们从常用的方框带射线即FK型，来说明本连接器的使用方法。使用时，首先将水平接地体（10）的左右两侧穿入到两个外管（图3a所示）、两个内管（图3b所示）中；其次按A、C（图4a所示）方向所示将水平接地体（10）安装到定位台（2）的位置，再次转动外管（图3b所示）使内螺纹（3.1）通过外螺纹（3）按规定扭矩拧紧即可；依次完成所有方框形接地体（10）、放射形接地体（11）及接地引下线（12）的连接。
（a） （b）
a-示意图；b-现场图；
10-接地体（接地极）；11-放射形接地体；12-接地引下线；
A-连接杆塔大、小号侧方向水平环形接地体；B-连接接地引下线；C-连接杆塔左、
右两侧方向水平环形接地体；D-连接放射形接地体
图4 四通式连接器应用组合后的结构示意图
3.2 效果分析
3.2.1 连接长度为接地体直径的20倍及以上，大于焊接要求的6倍规定。依据电流的积肤效应、连接面积大于焊接面积、热稳定性好，泄流效果高于焊接效果。由于不受电焊腐蚀影响，其耐腐蚀性能好，使用寿命长，资产全寿命周期成本好。
3.2.2 通过拉力试验可知，本连接器的紧固力均大于7000N。实测试其接触电阻均小于2mΩ，满足安全运行要求。
4 结论
4.1 连接器总体原则符合：“统一性、适应性、灵活性、先进性、可靠性、经济性”的要求[5]，淘汰了笨重危险的发电机、电焊机，安全高效、绿色低碳。
4.2 该连接器适用于任何形式的杆塔接地装置连接使用，尤其是便于不适宜动火区域的接地装置的改造，解决了在林区施工手续多、安全隐患大的难题。
4.3 材料全部采用热镀锌防腐处理，延长了使用寿命和增大了接地体的有效截面积，减少了接触电阻，提高了防雷泄流效率。
参考文献：
[1]国家电网公司基建部.输电线路全过程机械化施工技术（装备分册）[M].北京：中国电力出版社.2015：190～196.
[2]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册（第二版）[M].北京：中国电力出版社.2003：136～150.
[3]宰红斌.一种组合式输电线路杆塔接地装置连接管[p].中国.ZL 201520236914.8，2015年9月9日.
[4]送电线路编委会.送电线路（初、中、高级工及技师、高级技师适用）. [M].北京：中国水利水电出版社.2007：298～302.
[5]刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设计（110～500kV输电线路接地装置分册）[M].北京：中国电力出版社.2007：16～22.
作者简介：宰红斌（1971-），男，山西晋城人，高级工程师/高级技师，从事输电线路专业工作。
论文作者:宰红斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：装置论文; 杆塔论文; 连接器论文; 线路论文; 所示论文; 形式论文; 本体论文; 《电力设备》2018年第13期论文;