石墨接地极体在实际高压线路应用浅析

石墨接地极体在实际高压线路应用浅析

王庆斌

（大庆油田电力集团供电公司杏南工区线路队）

摘要：石墨接地极体，是一种以非金属材料——石墨为主的接地极体，本接地极体呈电缆状，是由碳纤维、高碳石墨复合的导电线编织而成，与线路杆塔连接的一端采用不锈钢合金端头。石墨接地极体具有抗腐蚀，不生锈，导电性能优良，电阻稳定，耐高低温，韧性大，可弯曲，不易折断损坏等特点。石墨接地极体和金属接地极相比具有占地面积不受限、耐腐蚀、寿命长、低污染、防盗等特点。石墨接地极体在电力线路杆塔的接地中的应用越来越广。

关键词：石墨接地极体、非金属材料——石墨、抗腐蚀、电阻稳定

所谓接地，就是把导体（线路和设备）使用引线（导线）接到大地，并和埋设在大地的接地极或地网连在一起。人工接地网必须有较低的接地电阻并保证跨步电压和接触电势符合安全要求。更重要的是必须确保地网电阻值满足技术要求的同时，更要长期稳定，防止发生各种事故。所以现代接地不仅要保障设备、人员安全，还要保证系统、设备工作的稳定性。对安全要求极高的电力系统来讲，这是一个最基本也是最重要的要求。

所谓石墨接地极体，是一种以非金属材料——石墨为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的石墨和碳纤维编织组成，主要用作线路杆塔接地。

1石墨接地极体技术指标

（1）规格接地极体的直径为20mm，长度可根据用户需要设计加工。

（2）常温固态电阻率：3.977*10-5Ω?m

（3）电流反击:150KA电流冲击不反击

（4）高温性能：1000℃，1h

低温性能：-60℃，1h

（5）接地体埋地年平均腐蚀率：0

（6）抗压强度≥290MPa

抗拉轻度≥137MPa

2石墨接地极体的原理

非金属石墨接地极体与被保护对象相接，施入的电流迅速被释放到大地。在相同的外形尺寸下，相比金属材料而言，非金属石墨接地成倍的加大了接地体和土壤层之间的接地面积，从而增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体和土壤之间的接触电阻。而且，这种石墨接地极体还具有很强的吸湿性和保湿性，从而能充分发挥了接地体中电解质的导电作用。

3石墨接地极体的特点

（1）石墨接地极体适用于平原、高山、丘陵、沙漠等不同土壤电阻率地区。特别适合于高电阻率土壤地区使用,如接地点周围为砂石或岩地层，可用它来解决接地工程施工中的难题。

（2）石墨接地极体采用化学稳定的非金属导体材料——石墨作为导电介质，其导电特性不受干湿度、高低温等季节变化的影响，因此能提供稳定的接地低电阻。

（3）具有吸湿性和保湿性，能有效降低高电阻土壤率的接地电阻。

（4）电阻稳定。耐大电流冲击、阻值不增大。

（5）耐腐蚀，无毒，也无变硬、发脆、断裂现象，使用寿命长(30年）。更可在沿海、滩涂等恶劣环境下使用。

（6）同传统金属接地装置相比较，其施工工作量大大减轻。且免去后期维护。

4石墨接地极体的埋设

石墨接地极体需水平埋置，不宜盘绕，沟底，应平整无碎石杂物，埋设时用细湿土分层夯实。如多根埋设宜采用沿杆塔根部放射性埋设。埋置深度不宜小于0.6米，一般为0.8～1.0米。对于沙石等高电阻率的地层，可适当增加埋深或接地体长度，在此基础上亦可采用厂家推荐的物理降阻剂。埋设时要防止利器刮伤接地体，保护接地体表面导电、泄电层不受破坏。接地体连接时采用搭接，搭接长度为接地体直径的10倍。

5石墨接地极体与金属接地在实际应用中的对比分析

5.1占地面积

由于石墨接地极体呈线性，接地埋设所占面积非常有限，且埋设后不影响土地的使用。

采用石墨接地极体，一般情况下均能在限制性的场所（如变电所）内达到接地电阻要求。

5.2腐蚀和寿命问题

由设计手册可知角钢的腐蚀速度为0.1ｍｍ／年～0.2ｍｍ／年，在酸碱度大的地区腐蚀速度更快，这样在地下工作几年后，由于角钢表面已腐蚀，散流时接触电阻迅速增大。

石墨接地极体采用的是导电性能优良的石墨。抗腐蚀能力极强，腐蚀速度极低。使用寿命长达30年。

5.3污染问题

石墨无任何污染，同时又有很强的抗污染抗腐蚀能力。角钢则因锈蚀、防腐给环境造成很大污染。

5.4成本费用

就单个材料而言，石墨接地极体的费用要高些，但就高土壤电阻率的情况，工程总费用和全寿命期费用则要明显低于用角钢的接地。有些条件下，用角钢根本无法满足长期、稳定的低电阻技术要求。由于石墨接地性能稳定、不易腐蚀、基本上不需要维护便可起到长效降阻的目的。因此，综合考虑这种一次性投资是经济的。

5.5被盗问题

在我们所管辖的油田高压电力线路杆塔接地中，一直存在一个困扰我们多年且无有效解决方法的问题就是金属接地极的被偷盗问题。而石墨接地极体在线路杆塔上的安装有效解决了这一问题。就杏南工区线路队所负责维护的高压线路来说，石墨接地极体在线路杆塔安装初期也存在被破坏情况，但过去两三个月后随着这种接地体无倒卖价值为偷盗分子所知，杆塔石墨接地被偷盗而遭破坏情况几乎未再发生。

6结论

在高土壤电阻地区石墨接地极体是杆塔金属接地体的理想替换产品，由于其是非金属物，具有良好的导电性和稳定性，因而有效的解决了金属接地体在酸性或碱性土壤中亲合力差、且易发生金属体表面锈蚀而使接地电阻变化。在低土壤电阻率地区，石墨接地极体可以有效的减缓接地体地下部分的腐蚀损坏，长效保持一定的接地电阻。

通过目前杏南线路运行中的石墨接地极体的具体情况来看，反馈信息良好。主要有三个方面：

1、确实有效保证杆塔接地的低电阻长期、稳定；

2、石墨接地极基本不被盗，但存在被破坏的情况，破坏率极低；

3、相对金属接地体，安装和降阻的方式灵活简便；

目前，生产厂家已经研制出新型吸收式石墨接地体，接地体采取电容方式，利用石墨接地体的特性，具有良好的电荷吸收释放特性，也是今后输电线路防雷技术改进的方向。