摘要：输电线路杆塔接地装置的主要作用是加强线路防雷。雷击杆塔，当杆塔型式和绝缘子配置一定时，影响线路反击耐雷水平的主要因素则是杆塔接地电阻的阻值。而接地装置的接地电阻值受施工、环境和运行维护等原因的影响，会达不到设计的要求，致使杆塔接地电阻超标，其后果就是造成线路雷击跳闸率偏高。因此，强化接地装置施工规范管理，加强对杆塔接地装置的检测维护，发现问题及时采取整改措施是线路运行维护单位的主要工作任务。
关键词:输电线路;接地装置;主要缺陷;整改措施;
概述
杆塔接地装置是输电线路的重要组成部分，对输电线路的安全稳定运行至关重要。当雷击杆塔或避雷线时，雷电流经过杆塔、接地装置流入大地，从而保护线路绝缘。因此，杆塔接地装置的工程质量直接影响到线路的防雷效果。理论计算和运行实践均表明：降低杆塔接地电阻是提高杆塔耐雷水平，降低雷击跳闸率的重要途径。对输电线路的雷击跳闸率进行的统计分析表明，山区或多雷区的输电线路频频发生的雷击跳闸故障，测量雷击故障所在杆塔的接地电阻值大部分都偏大。进一步检测分析，杆塔接地装置均不同程度地存在一些缺陷，而原因或是设计不尽合理、或是施工不严格规范、或是运行环境恶劣、或是运行维护不及时。本文分析了输电线路杆塔接地装置的主要缺陷，并强调了在设计、施工、运行维护工作的着力点，以及相应的整改措施。
1 接地装置的主要缺陷及原因分析
1.1 接地网设计不尽合理
由于对土壤电阻率的测量资料不齐全和对线行雷电活动情况的不了解，设计采用的接地型式不尽合理，造成高土壤电阻率地区接地体面积过小，接地电阻过大，或者对雷电活动频繁地区的杆塔接地电阻设计值过大。另外，对水田、低洼地带及耕地、化工厂附近等高腐蚀性土壤中的接地体设计时没有考虑耐腐蚀性能问题，致使接地体很快腐蚀断裂，失去导泄雷电流的作用。
1.2 接地体敷设未达到规范要求
接地型式的设计与实际地形往往差别较大，需要施工人员根据实际情况调整。在施工人员责任心不强，监督力度不大的情况下，往往出现接地体埋深不够，回填土未达要求，填土后又未夯实；接地引下线与接地体及接地体与接地体之间焊接未达标等问题，使得接地电阻过大。
1.3 接地引下线和接地体容易腐蚀
接地装置的运行环境恶劣，容易发生腐蚀。按照金属腐蚀的机理，接地装置的腐蚀主要是电化学腐蚀。电化学腐蚀是依靠腐蚀原电池的作用而进行的腐蚀过程。接地装置的腐蚀受腐蚀微电池和腐蚀宏电池的共同作用。腐蚀微电池的形成是由于接地体存在金属化学成分、金属组织、物理状态不均匀和金属表面膜不完整。这就是接地体使用劣质钢材、敷设不平直及冷弯部分容易腐蚀的机理。腐蚀宏电池的形成是由于接地体埋设各部分土壤的氧渗透率和土质结构的不同，形成氧浓差电池和盐分浓差电池。这就是接地引下线地下部分和回填土质不均匀、埋深不同的接地体容易腐蚀的原因。接地装置发生腐蚀后，接地体碳钢材料起层、松散，有效直径变小，甚至会出现多处断裂。腐蚀的接地网，其导电性能大大降低，接地电阻增大。
1.4 接地装置连接不规范或接触电阻过大
接地装置由于设计没有明确要求或施工等原因，存在接地装置各部件或与杆塔各部件之间连接不规范的问题，没有形成可靠的电气连接。接地装置连接不规范主要有以下几个方面：钢筋混凝土杆的避雷线支架、导线横担没有与接地引下线进行可靠的电气连接；利用杆塔爬梯作为引下线，没有敷设专门的接地引下线；铁塔的避雷线没有装设与塔身的引流线。同时，接地装置的连接点还会因为安装不规范、锈蚀等，存在接触电阻过大的问题。如避雷线连接处、导地线横担连接处、接地联板连接处等。连接的不规范和接触不良都会引起接地电阻增大。
1.5 外力破坏使线路失去接地保护
随着钢材等金属材料的涨价，线路接地装置的引下线和接地体的被盗等外力破坏的现象日益严重，往往使线路连续多基杆塔失去接地保护。有一条新改造过地网的110kV线路，曾发生了连续30多基杆塔地网被盗的情况，极大地威胁线路的安全稳定运行。
2 接地装置的整改措施
2.1 规范接地装置的安装
根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》的要求，钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间，宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。因此，对于钢筋混凝土杆，应加装避雷线支架、导线横担与接地引下线的连接线，利用杆塔爬梯作为引下线的，加装专门的接地引下线。铁塔线路的避雷线加装与塔身的引流线。同时，连接部分的螺栓应配有垫片和弹簧垫片，防止螺栓松动，处理好连接点的接触问题，消除接触电阻的影响。
2.2 增强接地装置的防腐性能
接地装置的寿命应与杆塔其他部一致，然而，接地装置的腐蚀问题严重影响着接地装置的运行寿命，因此，必须结合实际合理采取有效的防腐措施，增强接地装置的耐腐蚀性能。
（1）接地装置中与地下接地体连接的引下线宜采用Φ16圆钢，引下线与连接板焊接后进行热镀锌处理。
（2）水田、低洼地带，及耕地等腐蚀性较强地区的地网适当增大接地体截面，宜选用Φ16的圆钢作为接地体，必要时采用热镀锌钢材。
（3）接地体焊接处避免虚焊、假焊现象，应按有关规定达到一定的搭接长度，还要注意焊接处要进行特殊防腐处理，如油漆等。
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（4）开挖处的回填土土质应尽量均匀，不含杂质。回填土应夯实，每填土30 cm应夯实一次，使与接地体紧密接触。
（5）接地体的埋深对耐腐蚀性能影响很大，埋设0.3～0.5m时对接地体的腐蚀最严重，埋深达到0.8m时的腐蚀较轻微。应加大接地网埋设深度，将水平及垂直接地体距地面的埋深增至0.8 m。
（6）施工中应注意不要损坏园钢的镀锌或氧化膜保护层，避免使接地体受力。
（7）引下线在地面以下0.3米区段应每隔2—3年做一次防腐处理。
2.3 合理选择接地装置型式
杆塔接地装置多采用多根水平放射线接地体的型式，在一些地区可以合理选择接地装置的型式。对土壤电阻率较低的水田和耕地等地区，可采用水平接地体与垂直接地体组合的型式，不但可以减少对土地的占用，而且能起到一定的防盗效果。对于土壤电阻率特别高的地区或施工条件限制的地区（如沿道路架设的线路），采用连续伸长接地体。连续伸长接地体是沿线路在地中埋设1～2根接地线，并与下一基杆塔的接地装置相连，把若干基杆塔接地连接起来，这是降低高土壤电阻率地区杆塔电阻的有效措施之一。
2.4 确保接地装置改造施工质量
接地装置改造的大部分工程属于隐蔽工程，必须加强施工过程的监督检查，必要时应引入工程监理机制，由具备相应资质条件的监理单位监理。监理人员要按规定采用旁站、巡视和平行检验等形式，按作业程序即时跟班到位进行监督检查，这是确保隐蔽工程施工质量最有效的手段。在接地装置的施工过程中，监理人员的责任和权力应得到强化，从接地沟槽的开挖、接地装置的敷设、接地体的连接、防腐措施的实施、焊接质量的跟进、重要结构部位的检查等每一环节监理工作应到位，监督施工单位严格按设计图纸及规范工艺进行施工。对材料要严格进行质量检验。材料优劣，直接影响接地工程的质量及接地装置的运行寿命。使用杂质超标的钢材作为接地体，在地下容易发生电偶电池腐蚀，加速接地体的腐蚀。
2.5 正确使用降阻剂
降阻剂的最佳使用场所是土壤电阻率较高的中小型接地装置。为降低高土壤电阻率地区的杆塔接地电阻值，可以考虑使用降阻剂。但降阻剂在使用中存在一些问题，如降阻效果问题，降阻剂对接地体的腐蚀问题，降阻剂本身的稳定性和长效性问题。因此，正确选用和合理使用降阻剂非常重要。选择降阻剂应主要从以下几方面考虑：降阻剂本身的电阻率要小；对接地体无腐蚀或对接地体有防腐保护作用；有较好的稳定性和长效性，具有较强的渗透性；对环境无污染、无毒性、使用安全以及现场使用方便等。同时应注意，在使用时应严格按技术要求施工，确保降阻效果。
2.6 适当使用接地模块
在高土壤电阻率地区，采用传统的方法难以使杆塔接地电阻满足要求时，可适当使用接地模块。接地模块的主要原材料是石墨粉，在石墨粉中添加少量的金属氧化物和适量的粘合剂，加水搅拌均匀后注入模具干燥成形而成。在模块中夹有金属网和在模块中预埋了扁铁或园钢， 使接地模块具有一定的机械强度和能够相互焊接。石墨是一种非金属材料，它具有比较强的保湿性和吸湿性，其本身的稳定性、抗腐蚀性、导电性、抗老化性能良好。由于石墨对环境敏感度非常低，几乎不受外界因素的影响，所以接地模块的接地电阻值能够在相当长的时问内保持不变，这是传统接地材料无法比拟的。因此，以石墨为主要原料而制成的接地模块，可有效地降低杆塔接地装置的工频接地电阻，尤其可大幅降低杆塔的冲击接地电阻。
3 接地装置运行维护的着力点
线路杆塔接地装置的运行环境恶劣，极易出现一些缺陷，因而对线路杆塔的接地装置应定期巡视和维护，特别应加强以下几方面的巡视检查和维护工作。
（1）定期巡视检查杆塔的接地引下线是否完好，接地连接板和接地装置各部件的连接是否完好，连接螺栓是否松动，如被破坏应及时修复，连接螺栓生锈应及时更换，应保证接地装置各部件有可靠的电气连接，消除接触电阻的影响。
（2）检查接地体是否遭到外力破坏、被盗等，特别是在开发区内的线路，应经常检查接地体是否被开挖损坏。检查接地体是否被雨水冲刷露出地面。
（3）适当缩短杆塔接地电阻的测量周期。按照DL/T741-2001《架空输电线路运行规程》规定，一般线路线段每5年测量一次，变电站进出线段1km～2km及特殊地点每两年测量一次。为了及时掌握杆塔接地电阻的变化，分析接地体腐蚀的趋势，全线段应每2年使用钳型接地电阻测试仪测量一次接地电阻。测量的电阻值应考虑季节系数进行换算，如超标应及时改造。
（4）每隔5年开挖抽查接地体的锈蚀情况，根据接地体的锈蚀情况和电网接地短路电流的变化，校核一次接地线和接地体的短路电流热稳定是否满足要求，如不能满足要求应及时改造。
（5）完善接地装置巡视检查和接地电阻测量记录，分析掌握接地装置的运行情况。
4 结语
目前，输电线路的防雷措施有很多，但是最根本和最基本的还是在于接地，线路即使有了其他的防雷保护设施，如果接地不合格，也难于取得良好的防雷效果。因此，应加强线路杆塔接地装置的运行维护，及时消除接地装置的缺陷，降低杆塔接地电阻，确保线路有合格的接地装置的保护，才能提高线路的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率。
参考文献:
[1] DL/T621-1997交流电气装置的接地[S]．
[2]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京:中国电力出版社,1999.8.
[3]欧阳青.输变电工程要确保接地装置的工程质量[J].供用电,2001,10.
论文作者:杨柳辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：杆塔论文; 装置论文; 线路论文; 电阻论文; 电阻率论文; 避雷线论文; 土壤论文; 《电力设备》2018年第19期论文;