杆塔接地装置改造方法探讨张文彬四川省电力公司超特高压运行检修公司乐山市市中区关键词：输电线路雷害电阻改造方法目录1、概述杆塔接地装置改造方法探讨[摘要]：架空输电线路杆塔接地电阻直接影响电力系统的安全稳定运行，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平的重要措施；本文从分析雷击跳闸的方式入手，详细分析了乐山电业局线路工程处线路二班2009年以前管辖线路的杆塔接地装置、杆塔接地电阻的状况以及杆塔接地电阻不合格的原因，对2003-2008年杆塔接地装置改造过程中使用的一些有效方法进行了探讨；如有不正之处请各位专家斧正。
[正文]：1.概述1.1乐山电业局线路工程处线路运行二班主要管辖乐山电网内220kV六条、500kV线路1条，所管线路主要经过乐山市的峨边、金口河、峨眉地区，该地区处于小凉山和金口大峡谷边缘，山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，线路长度达600余km, 杆塔800多基。
线路所过的峨边、金口河、峨眉地区年均雷暴日达40，为重雷区。
以500kV 普天线2006-2008年线路跳闸分析情况为例（见表1），雷击跳闸约占28.5％，可见雷击跳闸的事故率是相当高的。
表1：500kV普天线2006-2008年线路跳闸分析1.2．雷击跳闸的类型及与杆塔接地电阻的关系1.2.1 以DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中500kV典型的酒杯塔尺寸和绝缘子串的50%雷电冲击绝缘水平为例，500kV线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系为（见表2）由表2可见，杆塔接地电阻的大小直接关系着线路的耐雷水平1.2.2 有关资料显示,对于110kV及以上电压等级的输电线路，危害线路的主要是直击雷。
直击雷主要分为反击和绕击两种形式。
根据输电线路的运行经验，区别绕击和反击有几点方法可供参考（见表3）表3：区分绕击与反击的一般方法1.2.3 从表2、表3不难看出，杆塔接地电阻过大是雷击跳闸故障的原因之一，降低杆塔接地电阻是提高输电线路耐雷水平的重要措施。
2.杆塔接地装置及接地电阻现状220kV线路多建于上世纪70-90年代、500kV线路也已运行近10年，杆塔接地电阻不合格逐年增多，有的杆塔接地电阻甚至高达100多欧，造成线路耐雷水平降低，易发生雷击故障。
有些杆塔甚至多次发生雷击故障（如220kV龚九二线5#就是第2次发生，见图1，现场测得杆塔接地电阻为40欧，远大于设计要求的15欧，经开挖检查，地网锈蚀较严重见图2），严重影响了线路的安全稳定运行。
（图1 220kV龚九二线5#绝缘子闪络）（图2 220kV龚九二线5#接地体锈蚀情况）3.杆塔接地电阻不合格的原因分析通过对运行线路杆塔接地电阻普查统计分析发现，引起杆塔接地电阻不合格的原因是多方面的，归纳起来主要以下几个方面：3.1 土壤电阻率高，介质保水性不好，接地网不能及时将雷电流有效泄放，如：220kV龚九一线5#--25#、30#-39#，220kV龚桥二线3#-45#,220kV龚山线225#-300#,杆塔周围多为沙石土，土壤电阻率高，接地电阻值普遍偏大，20-30欧较为普遍。
特别是220kV龚山线236#塔位的土壤系石英长砂岩风化的砂土，砂质很高，呈松散状，保水性极差；土壤电阻率高达3000欧米，其接地电阻值为100欧以上。
3.2施工难度大，接地体埋设深度普遍不够。
尤其塔位在岩石上的杆塔石多土少，大部分埋设深度为20----30cm,没有采用细土或粘土回填夯实而是直接用石块回填，使接地体与周围土壤接触电阻增大。
3.3在山坡坡带由于雨水的长期冲刷，接地体容易裸露在地面，不能与土壤紧密接触（见图3），而且容易发生腐蚀，使接地电阻增大。
（图3 接地体外露）3.4接地体锈蚀严重，输电线路杆塔接地装置由于其地质条件和环境条件差异很大，容易发生多种腐蚀。
位于盐卤地区和松砂土的杆塔水平接地也容易发生腐蚀。
如：220kV龚桥一、二线罗城段，线路的地网锈蚀严重，部分已锈断。
接地引下线与地面接触部分和接地体的腐蚀是输电线路杆塔接地装置普遍存在的问题，接地引下线由于所处位置比较潮湿，运行条件恶劣，腐蚀较快。
3.5 在新建或改造施工时使用化学降阻剂，或性能不稳定的降阻剂。
虽然在使用降阻剂后短期内对杆塔的接地电阻起到了一定的降阻作用，但其对接地体会造成严重的腐蚀，随着时间的推移降阻效果会下降。
2000年在对220kV龚桥二线30#接地网改造过程中使用了食盐加木炭后接地电阻为8.5欧，2003年在地网普查时该塔的接地电阻值回升到了16欧，开挖检查发现地网已被腐蚀近1/3。
3.6接地主网接触不良。
220kV龚九一线5#--25#、30#-39#，220kV 龚桥二线3#-45#,220kV龚山线225#-300#等老旧线路接引下线与地网、地网与地网见的连接采用并钩线夹并未焊接，时间久了并钩线夹螺栓锈蚀或松动造成连接不可靠。
接地引下线螺栓与杆塔主材连接松动、接地联板处锈蚀，使接触电阻值偏大。
3.7接地引下线因焊接工艺不到位或锈断与接地主网断开。
2008年5月，在对500kV普天线进行地网普查时，发现488#C腿、490#D腿、491#D腿接地电阻为∞，开挖检查后发现经检查发现是引下线与锈蚀地网连接处锈断，原因是搭接焊长度不够,未双面施焊,未作防腐处理.按设计重新改造新地网，阻值为4.2Ω。
3.8外力破坏。
杆塔接地装置被盗或人为损坏，会使杆塔失去接地。
据统计，2009年我班所管500kV普天线因外力造成接地装置损坏或被盗达10余起，多数为接地引下线被盗、村民耕作时将接地主网拖出裸露在外面或断裂(见图4).( 图4接地体被盗及使用并沟线夹连接)3.9自然条件限制无法敷设接地体。
我班所管辖的线路有些杆塔处于孤立的山头上，无法沿等高线敷设接地体或接地体敷设长度不够。
4.杆塔接地装置改造过程中的有效措施及方法探讨对于接地电阻超标的杆塔进行降阻改造是提高线路耐雷水平、保证线路安全运行的重要措施。
2003年-2008年，我班在杆塔接地装置改造过程中采取了以下措施和方法并取得了良好效果：4.1 对接地电阻不合格的杆塔，测试杆塔周围的土壤电阻率，了解四周是否有土壤电阻率低的地方可以利用，再测试不同深度的土壤电阻率，了解地下有无可利用的低土壤电阻率的地层，根据土壤电阻率合理选择接地型式。
如：2005年在对220kV龚桥一线49#接地装置改造过程中，发现该塔地处孤山顶，接地体敷设长度达不够，四周以碎石子为主体，泥土较少，表面看来植被较好，但由于泥沙少石子间空隙较大，土壤电阻率非常高。
根据这一情况，我们选择了在敷设一定长度水平接地体的同时，还在水平接地体的尾端采用铁罐内装水、铁罐外采用膨润土淋水填充的方式改造，改造前该塔接地电阻为41欧，改造后塔接地电阻为10欧,2007年对其复测结果为10.5欧无明显变化。
4.2 对于四周为高土壤电阻率砂石的杆塔，采用置换土壤的方式，置换的土壤选用的是粘土，最好使用膨润土进行置换，效果非常明显，充分发挥低土壤电阻率的作用。
置换材料应保持25%～30%湿率，温度过大不易夯实，导电物质易于流失；温度过小，可溶物不易溶解，也不易夯实。
接地沟开挖好后，在填入置换材料之前，应保持坑内潮湿，或适当喷水，使置换材料能与坑壁紧密接触，置换材料应分数次填入接地沟中，每填一层，应加水夯实一层，使置换材料与其坑壁、接地体紧密接触，为了防止转换材料可溶物质流失，以减少季节性对置换材料电阻率的影响，在置换材料的上方可填一层低电阻率的粘土。
2005年在改造220kV朱东二回135#接地装置时，由于该塔所处位置为河道冲积层，土质为鹅卵石加沙，我们将鹅卵石加沙土质置换为膨润土后，电阻由改造前的33欧降为10欧，2007年对其复测结果为9欧。
4.3 定期对杆塔的接地装置进行开挖检查，检查地网的锈蚀情况，制定可行的防腐和整改措施。
对锈蚀严重的应及时更换接地圆钢，以防止接地圆钢及接头处锈断。
4.4 在改造接地装置时，为确保效果良好，需按以下方式进行：4.4.1 按图纸设计放线定位。
如果图纸设计与实际地形相符，且现场施工条件又方便，应严格按图放线定位，特别是水平接地体和垂直接地体的定位。
4.4 .2待放线定位后，开挖水平接地体的沟槽，如条件许可，接地沟应达到：平地、田地等土质较软地区0.8m；山地、丘陵土质较硬地区0.6m；耕地应埋设在耕作深度以下；岩石地区不得小于0.3m。
接地体只有在一定的深度以下，降阻效果才能发挥出来，防腐效果也好得多。
接地体深埋后，一旦发生大电流入地，地面的电位分布也比较均匀。
4.4.3 接地网的敷设，尽可能利用低电阻率的土壤和土层，接地网应尽量沿等高线布置，接地线的铺设应平直，各接地线（体）之间应远离平行距离不小于5m，以便尽量减小形状系数和屏蔽系数；地网端头500mm弯成90度垂直打入土中。
4.4.4 地网必须保证足够的截面，采用φ10及以上的镀锌圆钢。
镀锌接地引下线与地网的连接以及地网中的其它连接均采用焊接，焊接时焊接点两端用10#铁线绑扎5圈，其搭接长度不小于100mm，且须两面焊接，并不得有虚焊、假焊。
4.4.5地网、接地体、铁塔连接牢固可靠、接触良好：铁塔与接地体的连接（多数采用对角接地）要牢固可靠；接地引下线联板与铁塔连接处须打磨干净，并涂导电膏，以减小接触电阻，使其接触良好，确保接地网与铁塔有可靠的电气接触（见图5）。
（图5打磨接触点并涂导电膏）4.4.6对各焊接处均涂刷沥青并缠玻纤布防腐；对接地引下线，土面以下600mm、土面以上300mm均涂刷沥青并缠玻纤布防腐（见图6）。
（图6 防腐处理）4.4.7 回填：接地线铺设、焊接、防腐完毕，经检查验收合格后才能开始回填；接地网接触部分回填土应采用细土、粘土，不准用砂石回填（用土很困难的地方，可选择使用腐蚀性小的降阻剂）；接地沟内以及回填土内应清除石块、垃圾等杂物；回填土应分层夯实并留300mm的沉陷裕度。
4.5对于无地形敷设水平接地体的地方，也可采用垂直接地体或采用集中接地。
在220kV龚九一线39#接地装置改造过程中,我们就采用了接地模块,使用接地模块,模块间的连接距离在60—100 cm之间，便于在小区域内施工，减少占用土地面积，造价相对便宜，经济性较好。
使用该接地模块既能最大限度地降低接地电阻，提高接地效率，又能保证接地体长期保持工作稳定，具有吸湿，保湿特性，经多次大电流冲击，阻值无增大，模块也无变硬、发脆、断裂现象，使电阻率相差巨大的金属与土壤之间形成一个变化比较平缓的低电阻区域，当大电流冲击时，可降低接地体、接地线暂态电位梯度，降低跨步电压和接触电压，减少发生地电位反击的概率。
4.6每基杆塔地网改造时，必须如实在接地装置改造施工检查标准卡敷设简图栏内画地网敷设简图（简图内容：对应杆塔的射线方向、射线长度、地网埋深、连接位置等），并作为基础资料长期保存，以便以后开挖检查接头。
