青海省架空送电线路接地装置应用的探讨

青海省架空送电线路接地装置应用的探讨

李海东李雄谢占磊张志祥

（中国电建集团青海省电力设计院有限公司西宁810008）

摘要：作为高原省份，青海省地域广阔，送电线路工程跨度大，送电距离长，一条线路工程往往经过多种地质、地形、地貌，如我省海西地区盐湖分布广、沿渍土地段多，线路工程选线很难避让，均对钢结构存在强腐蚀。在电力系统中长期、可靠、稳定、经济的接地系统，是维持设备稳定运行，保证设备和人员安全的根本保障，特别是我省盐湖及盐渍土地段对接地体及引下线均会产生严重的腐蚀，极大的影响接地装置的使用寿命，强腐蚀甚至会造成接地网局部断裂，接地线与接地网的脱落，带来严重的接地隐患或构成事故。

1、概况

根据我省电力公司近年来运维情况来看，每年都发生因接地引下线腐蚀造成的接地电阻超标，甚至断裂，使一些设备“失地”的情况。防雷设备和电力设备“失地”会造成严重后果，使防雷设备失去作用，在接地短路故障发生时，使局部电位升高造成反击，使事故扩大。因而对接地装置的腐蚀问题进行认真分析，并对腐蚀严重、甚至断裂的进行更换或采取有效的防腐措施是十分有必要的。

2、工程案例

2015年，青海省电力公司输电运维人员在进行察尔汗盐湖地区输电线路巡视时发现，部分杆塔接地引下线腐蚀严重，测量时发现接地电阻超标，为此安排专人对腐蚀情况进行了分析研究，具体腐蚀特点有以下两个：一是圆钢在土壤中腐蚀发展方式为锈层方式，锈层为层状、书皮状，使圆钢层状分离，严重时完全连续的锈层大块大块脱离圆钢本体，形成腐蚀；二是接地网腐蚀，开挖检查时发现接地引下线的锈蚀接地网的锈蚀最严重的部位，具体位置为垂直体入至水平体弯曲处。

3、几种接地体的介绍

一是采用镀锌保护接地体：目前输电线路接地引下线普遍采用镀锌圆钢，其导电性好，价格廉价。但是在盐碱、盐湖、盐渍土地区其防腐性较差，即使增大接地体截面积，接地体寿命也不会成倍增加。

二是设置非金属保护层或采用耐腐蚀非金属接地体作为接地极：能够采用的非金属接地体很多，其中人造石墨电极（接地模块）应用较为广泛，易加工且价格较低。

三是采用镀铜法对地网进行保护：圆钢镀有纯度为99.9%的电解铜，防腐效果较好。

四：采用耐腐蚀的金属代替接地体：造价很高，不宜采用。

杆塔工频接地电阻

接地装置的选取，应根据沿线地质情况、腐蚀情况，采取不同的方案，且满足上表要求值：

3.1、普通镀锌圆钢

由于历史原因，建国后我们一直沿用前苏联等东欧国家的做法，以钢材作为接地主材，并采用镀锌进行防腐，经过实践运行经验，普通镀锌圆钢仍是我省地区不同电压等级较为常用且非常普遍的使用材料，应用成熟方便，因此中等及以下腐蚀地区仍推荐使用该种方式作为接地装置的主要材料，其作为一种成熟的接地装置材料具有其自身的各种优点，尤其是其经济型。

但随着近年来电力建设标准的不断提高，电力技术飞速发展，对于特殊如强腐蚀地区，该种接地装置也暴露出了一定的弱点，比如远不能匹配基础全寿命周期的时段性，抗腐蚀能力相对较差、维护率相对较高、维护成本高以致影响降阻效果，雷击泄流能力变差等诸多不利问题。

3.2、接地模块

接地模块采用非金属导电材料为主体制成，导电率高，性能稳定，买入土壤中不降解，不含腐蚀性离子，使用寿命长，安全环保，相对于普通接地体其直径增大了倍数，与土壤接触面积明显增大，在相同故障电流的情况下，接地模块能更快的将故障电流引入大地，另外，接地模块安装在接地体上以多通道分散布置，在多雷地区，接地模块有很好的降低大电流冲击的作用，接地模块的形状也根据不同的地质、地形等条件，设计了不同的形状，如方形、圆柱形、梅花型等等，目前青海地区送电线路对接地模块的应用已经相当普遍。

3.3、铜覆钢

铜包钢接地极是用特殊的电铸技术将99.9%的纯铜均匀覆盖到低碳钢芯上，使铜与钢芯完全分子结合。它具有铜层厚（0.25毫米以上）、粘合度好、不剥离（可轧制螺纹）等特点。它的优点是抗拉强度大，耐腐蚀性强，有恒定的低电阻及良好的可塑性等特点，缺点是，如果铜与钢两者结合不密，在通电的情况下，会产生原电池反应，阳极金属铁发生氧化反应变成铁离子流失，反而加快钢芯受蚀的风险。因此对铜覆钢的生产工艺要求比较高，目前国内相关厂家均能满足工艺要求，我省仅极少部分线路工程接地采用铜覆钢。

3.4、石墨防雷接地体介绍

石墨防雷接地体是一种有导电非金属材料石墨线缆组成的埋入土壤中或混凝土基础中做散流用的导体，能明显降低工频接地电阻和不受土壤中水分、盐、酸、碱等因素侵蚀的新型接地线（非金属材料是指以非金属材料为主的材料，而不管表面是否有铜、镍等合金、金属材料外附导电的非金属材料也视为非金属材料）。

石墨防雷接地体呈电缆状、柔性，产品以特制不锈合金缆芯电极、复合玻璃纤维、镍丝为辅，以高碳可膨胀石墨为主经过多层工艺合成的缆状体，具有抗大电流冲击、降低接地电阻、接地电阻稳定、能瞬间向大地泄放雷电流及抗拉、抗压、耐折、热稳定、耐腐蚀、有益于土壤融合不流失不影响环境等特性。

作为首个试点工程，格尔木至库尔勒电气化铁路供电西台-花土沟东330kV线路工程，本工程线路路径西吉乃尔盐湖及长约80kM的盐渍土地段，在该线路工程对钢结构存在强腐蚀的地段推荐采用柔性石墨接地，为青海省强腐蚀地区首次使用柔性石墨接地装置，下一阶段可作为我省强腐蚀地区主要推荐使用的接地方式。

4、结论

接地系统长期安全可靠稳定运行的关键在于接地材料的品质和联接的可靠性，还有就是根据不同地质情况采取适宜的接地装置方式也是保证电力线路可靠运行的保障。

近年来，随着国家西部开发力度加大，加之本身青海为我国水电大省，海西、海南地区近年来大量风电、光伏等新能源的建设，送电线路的设计、建设工程量大大增加，对输电线路供电可靠性的要求越来越高，对线路接地也提出了更多、更高的要求，设计单位也充分参考和借鉴运检单位的经验和成果，在设计接地方案和推荐接地方式上更加科学的设计，同时输电线路中接地系统的安全、可靠、稳定运行是体现供电线路运行质量的重要指标之一，针对提高输电线路运行质量和降低输电线路运行成本的迫切要求，尤其青海省地处青藏高原，地域辽阔、地质条件多样性，我们对线路工程尤其是强腐蚀地区做重点考虑，在土壤电阻率高、强腐蚀的地区，杆塔接地降阻措施直接影响工程建设的经济性、降阻效果以及接地网的冲击特性。

因此，针对不同土壤电阻率、不同程度腐蚀地区的土壤特性、雷电活动特点以及防雷要求，深入分析现有输电线路杆塔接地装置的各项性能，研究新的接地装置布置形式及接地材料的选择，采取更有效的方法降低高土壤电阻率及强腐蚀地区的抗腐蚀材料选择，方能保障电网的安全稳定运行。