分析与探讨 ＧＵＡＮＧＸＩ ＤＩＡＮ ＹＥ 廑 它景 送电线路的接地设计分析 韦 言 （广西玉林鸿泰勘察设计有限公司，玉林５３７０００） ［摘要】送电线路杆塔接地装置的使用合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用；送电线路的杆塔接 地设计，应针对线路的具体情况，本着既安全又经济的原则，采取不同的技术措施，满足规程、规范对接地的要求，本文就线路的 接地方式进行探讨，以供参考。 【关键词】绝缘导线；雷击断线；防护 １ 引言 接地装置有多种形式，应根据不同的土壤电阻率来确定 所采用的接地方式，以达到ＤＬ／Ｔ６２０—１９９７（佼流电气装置 送电线路的杆塔接地装置主要是将雷电引流入地，以保 的过电压和绝缘配合》及ＤＬ／Ｔ６２１～１９９７（佼流电气装置的 证线路安全运行。接地装置在送电线路工程中是个特殊的项 接地》规定，有地线的送电线路每基杆塔的接地装置，在雷 目，其工程质量不仅关系到电网中重大设备的运行安全，也 季干燥时，不连地线的工频接地电阻，不宜超过表１所列数 关系到电气运行人员的人身安全。 值。 表１ 雷季干燥且不连地线杆塔接地电阻要求值 土壤电阻率（ｎ．ｍ） １０ｏ及以下 １ｏｏ至５００ ５０ｏ至１０００』１０００￣２０００ ｌ ２０００以上 工频接地电阻（ｎ） １０ １５ ２０ ｌＪ ２５ ｆｌ ３０ 本文特别对高土壤电阻率地区的线路杆塔接地装置在设 用 １０热镀锌圆钢作接地体，而接地引下线则采用 １２热 计应用中，从技术上、经济上等方面进行探讨。 镀锌圆钢。 ２人工接地体的材料 ３ 送电线路接地装置的型式 人工接地体，水平敷设的可采用圆钢、扁钢；垂直敷设的 ３．１在土壤电阻率Ｐ≤１００Ｑ・ｍ的潮湿地区，如杆塔的 可采用角钢、钢管、圆钢等。接地装置（包括接地体和接地引下 自然接地电阻不大于表１规定，可利用铁塔和钢筋混凝土杆 线）的导体截面，应符合热稳定与均压的要求，且不应小于表２ 的自然接地（包括铁塔基础以及钢筋混凝土杆埋人地中的杆 所列规格。 段和底盘、拉线盘等），不必另设人工接地装置，但发电厂、变 表２接地体和接地引下线的最小规格 电所的进线段除外。在居民区，如自然接地电阻符合要求，也 种类 规格 单位 地上（屋外） 地下 可不另设人工接地装置。 圆钢 直径 ｍｍ ８ ８ ３．２在１００＜Ｐ≤３００ｎ・ｍ的地区，除利用铁塔和钢筋 扁钢 截面 ｍｍ ４８ ４８ 混凝土杆的自然接地外，还应设人工接地装置，接地体埋设深 厚度 ｍｍ ４ ４ 度不宜小于０．６ｍ。 角钢 厚度 ｍｍ ２．５ ４ ３．３在３００＜ｐ≤２００Ｏｆ／・ｎｌ的地区，一般采用水平敷设 钢管 管壁厚度 ｎＨｎ ２．５ ３．５ 的接地装置，接地体埋设深度不宜小于Ｏ．６ｍ。 ３．４在Ｐ＞２０００１）・ｍ的地区，可采用６￣８根总长度不 敷设在腐蚀性较强场所的接地装置，应根据腐蚀的性质 超过５００ｍ的放射形接地体，或连续伸长接地体。放射形接地 采取热镀锡、热镀锌等防腐措施，或适当加大截面。 体可采用长生短结合的方式，接地体埋设深度不宜小于Ｏ．６ｍ。 目前在实际线路工程中，为了延长接地体的寿命，一般采 ３．５居民区和水田中的接地装置，包括临时接地装置，宜 ２００８．１０（总第１０３期） 圃 屋 审谍 ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ 分析与探讨 利用（１）式计算，常规接地方式在土壤电阻率≤４２ｏ０Ｑ－ｍ 时，一般可以满足工频接地电阻≤３０Ｑ的要求。 ４．２高土壤电阻率地区的接地方式 围绕杆塔基础敷设成闭合环形。 ３．６放射形接地体每根的最大允许长度，应根据土壤电 阻率确定，见表３所示。 表３放射形接地体每根最大允许长度 ４．２．１更换土壤 土壤电阻率Ｐ（ｎ．ｍ） ≤５００ ≤ｌ０００ ≤２０００ ≤５００Ｏ 最大允许长度（ｍ） ４０ ６０ ８０ ｌ０（） 这种方法是采用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土及砂质 粘土等）替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围 ０．５ｍ以内。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都很大，且 在线路沿线附近电阻率低的土壤稀少，取土困难，故该方法很 ４ 高土壤电阻率地区的接地方式 难适用于线路工程。 ４．２．２多支外引式接地装置 送电线路所处的区域的土壤电阻率有时会很高，为提高 在高土壤电阻率地区，如在杆塔附近有可以利用的低电 线路耐雷水平需采取有效措施降低杆塔接地电阻，送电线路 阻率，为了减小冲击接地电阻，可以采用引外接地，即用较长 比较常用的降低接地电阻的措施如下： 的接地带引至低电阻率的土壤中作集中接地。但引外接地的 ４．１ 送电线路的常规接地方式 距离（即引线的长度）是有一定要求的，它决定于大地的电性 一般采用 １０热镀锌圆钢作接地体，而接地引下线则采 参数Ｐ及相对介电系数￡ ，因此，接地规程推荐引外接地线 用 １２热镀锌圆钢，接地方式见图Ｉ。 的最大长度不宜大于表３所列数值的１．５倍。该方法在兴螺 １１０ｋＶ线路的电１５＃杆得到了应用，该杆位的土壤电阻率高 达５６００１）．ｍ，而在离其杆位１３５米处附近有导电良好的水田 （土壤电阻率为８０ｆｔ．ｍ），通过两条外接引线，引到水田，再采 用ＪＤ一２３１的接地装置后，其工频接地电阻达到≤１５Ｑ以内。 外引式接地极的方法往往受地质地貌条件限制，在线路 ＪＤ－２３１ ⑩ 中适用该方法地段不会很多。 ４．２．３人工处理土壤（使用降阻剂） 在接地体周围土壤中加入降阻剂，降阻剂是一种具有良 好导电流通性能的黑灰色优质矿物复合材料，含有大量的半 导体元素和钾、钙、铝、铁、钛等金属化合物。这些金属化合物 不仅具有良好的导电性能，而且，对接地装置也起到了较好 的阴极保护作用，它们吸水膨涨后被网状胶体所包围，网状胶 ＪＤ－２３２ Ｌ＝２０ｍ ＪＤ－２３５ Ｌ＝２５ｍ 体的空格又被部分水解的胶体所填充，使这些元素不致于随 ＪＤ——２３３ Ｌ＝２５ｍ ＪＤ——２３６ Ｌ＝４０ｍ ３．ＪＤ－２３４ Ｌ＝４０ｍ． ．，１Ｄ－２７Ｌ＝６０ｍ地下水和雨水而冲刷流失。从而使降电阻剂的导电性能能够 — 图１ 接地装置示意图 持之以恒地保持，导电离子活泼移动着向周围大地渗透，提高 接地体周围土壤的导电性。 工频接地电阻采用电阻系数法计算： ａ、水平接地体降阻剂用量计算： ＲＰ＝（ｐ／２ＩＩ Ｌ）×Ｏｎ（Ｌ２／ｔｄ）＋Ａ】 （１） Ｇ＝Ｄ 兀Ｌ ／４ 式中Ｐ：表示土壤电阻率，Ｑ．ｍ。 式中Ｇ：降阻剂用量（ｋｇ）。 Ｌ：水平接地极的总长度（ｍ ｏ Ｌ：接地体的长度ｍ）。 ｄ：水平接地体的直径或等效直径，（ｍ）。 ：降阻剂密度（ｋｇ／ｍ，）。 ｔ：水平接地体的埋设深度，（ｍ）。 Ｄ：使用降阻剂后等效水平接地体直径，一般为 Ａ：水平接地形状校正系数（见表４） ０．１－０．２ｍ内选用。 表４水平接地形状校正系数 接地体形状 人 ／＼ ／ｌ＼ 口 。 Ａ －０．６ －０．１８ ０ ０．８９ ３．０３ ５．６５ １ ０．４８ ２．１９ ４．１７ 圃 ２００８．１０（总第１０３期） 分析与探讨 ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ 店 审景 利用上式计算，土壤电阻率在６３００ｎ．Ｉｎ时，接地装置使 用ＪＤ一２３７（Ｌ＝５１８ｍ），Ｄ取０．１５，＾ｙ取１２５０ｋｇ／ｍ ，降阻剂用量 约１ １４３６（ｋｇ）。 ６３００１￣．ｍ时，可以满足工频接地电阻≤３０Ｑ的要求。如土壤 电阻率在２５０００Ｉ￣．ｉｎ时，接地装置使用ＪＤ一２３７（Ｌ＝５１８ｍ），并 配合使用非金属接地模块，Ｍｏ取０．３２，ａ取０．４，ｂ取０．６９， 取０．６５，Ｒｎｐ取３ＯＱ，利用上述公式反算ｎ等于１７２块；接地 模块的材料费１７２块Ｘ ５００元／块（根据厂家报价取中间值） 为８６０００元。 ｂ、使用降阻剂后水平接地体的接地电阻计算： Ｒｐ＝ ×ｆｉｎ ＋Ａ） 式中Ｋ：降阻系数，５≤Ｌ＜２０ ｍ）时，Ｐ≤５０ｏＱ・ｒｔｌ，Ｋ＝１０； Ｐ＞５００ｆ￣・ｍ，Ｋ＝３０；Ｌ≥２０㈤５００Ｑ・ｉｎ．Ｋ＝１００。 时，Ｐ≤５００ｎ。Ｉｎ，Ｋ＝５０；Ｐ＞ ５ 高土壤电阻率地区接地方式的优缺 占 土壤电阻率在６３００１）．ｉｎ时，Ｋ＝１００，接地装置使用 ＪＤ一２３７（Ｌ＝５１８ｍ），并使用降阻剂后，Ｄ取０．１５，Ａ取５．６５，利用 上式计算，工频接地电阻降为２９．８９Ｑ；降阻剂的材料价格约 （１１４３６ｋｇＸ ３．２元／ｋｇ）３６５９５元。 根据上述分析，更换土壤这种取土置换方法对人力和工 时耗费都很大，故该方法很难适用于线路工程；多支外引式接 地装置的方法造价较低，但受地质地貌条件限制，在线路中有 条件的可以使用；人工处理土壤（使用降阻剂）后，会降低接地 的热稳定性，加速接地体的腐蚀，减少接地体的使用年限，运 行维护非常困难，造价比较高（相对接地模块而言），在区内已 得到广泛应用；采用非金属低电阻接地模块能抗酸、碱、盐腐 蚀，使用寿命长，能获得低而稳定的接地电阻，造价比较低（相 对降阻剂而言），在区外已得到推广应用，而在区内正在试用。 经计算，使用降阻剂的方法，土壤电阻率在４２００～ ６３００１￣．ｍ时，可以满足工频接地电阻≤３ＯＱ的要求，超过 ６３００１＂／．ｍ以后，很难将工频接地电阻降到≤３０Ｉ＇￣以内，只起 到降低工频接地电阻的作用。 ４．２．４采用非金属低电阻接地模块 低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，由 导电性、稳定性较好的非金属矿物质和电解质组成，增大了接 地体本身的散流面积，减小接地体与土壤之间的接触电阻，具 有强吸湿保湿能力，通过释放电解质改善周围土壤的导电特 性，使其周围的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电 阻减少，耐腐蚀性增强，从而接地电阻不断减少而趋于长期稳 尽管规程规定如土壤电阻率超过２０００ｌ￣．ｍ，接地电阻很 ６ 结语 定，抗酸、碱、盐腐蚀，使用寿命长，能获得低而稳定的接地电 阻。 难降到３０Ｑ时，可采用６ ８根总长度不超过５００ｍ的放射形 接地体或连续伸长接地体，其接地电阻不受限制。但作为运行 部门往往要求把接地电阻降到３０１）以内，在设计时必须充分 考虑运行部门的意见，采用有效的接地方式，尽量降低接地电 阻；根据运行经验和区内使用情况，在使用降阻剂能满足接地 电阻时，可优先考虑使用；在使用降阻剂不能满足接地电阻≤ ３０ｆ／以内时，个别地方建议采用接地模块，以满足运行部门的 要求。 根据在接地外定测的土壤电阻率，采用下式计算复合接 地模块的用量。 ａ、单个模块的接地电阻： Ｒｐ＝０．２２×ｐ ＸＭｏ／Ｖ￣Ｘ ｂ） ｂ、并联后的总接地电阻： Ｒｎｐ＝Ｒｐ／（ｎ－ｑ） 式中：ａ：ＡＤＦ型模块的长（ｍ）。 ｂ：ＡＤＦ型模块的长、宽（ｍ）。 Ｍｏ：模块调整系数，圆柱型取０．３４，方块型取Ｏ．３２。 ｎ：参考文献 【１１（（１ １０～５００ｋＶ架空送电线路设计技术规定）ＤＬ／Ｔ５０９２—１９９９。 ［２］《１ １０～５００ｋＶ架空送电线路施工及验收规范））ＧＢ５０２３３—２００５。 【３】《交流电气装置的过电压和绝缘配合》ＤＬ／Ｔ６２Ｏ一１９９７。 接地模块个数。 模块利用系数，采用０．５５—０．８５。 ：土壤电阻率在６３００Ｑ．ｎｌ时，接地装置使用ＪＤ一２３７ （Ｌ＝５１８ｍ），并配合使用非金属接地模块，Ｍｏ取Ｏ．３２，ａ取０．４， ｂ取Ｏ．６９， 取０．６５，Ｒｎｐ取３０１＂），利用上述公式反算ｎ等于 ４４块；接地模块的材料费４４块ｘ ５００元，块（根据厂家报价取 中间值）为２２０００元。 【４】《交流电气装置的接地））ＤＬ／Ｔ６２１—１９９７。 电 Ｂ ５０１６９—２００６。 ［６】《电力工程高压送电线路设计手册（第二版）》。中国电力出版 社，２００３，１。 经计算使用非金属接地模块的方法，土壤电阻率在≥ ２００８．１０（总第１Ｏ３期） 圃