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输电线路接地网存在的问题及改造措施

发布时间:2020-07-02 浏览次数:5329次

输电线路接地网存在的问题及改造措施

张云都,蒲晓羽
(武汉大学)
 
    [摘 要] 早期设计的输电线路接地网,由于设计及建设标准偏低,接地体材料大多采用扁钢,不耐腐蚀,加上高土壤电阻率地区接地体面积过小,是造成高压输电线路投运后发生雷击事故的主要原因。因此,接地体的截面积应符合sJD8—29《规程》要求,引下线截面积应为接地体截面积的1.4倍,引下线要进行涂沥青漆防腐处理,并实行“双接地”;水平和垂直接地体埋深宜增至0.8 m,且最好使用高效膨润土防腐降阻剂,以降低接地电阻和提高防腐蚀性能。
    [关键词] 输电线路  接地网  改造
 
    当雷击杆塔或避雷线时,雷电流经过杆塔、接地网流人大地,从而保护电力线不被雷击。因此,接地网的好坏直接影响到防雷效果。
    近年来,许多高压输电线路都曾出现过雷电绕击、反击、线路跳闸的事故,特别是一些运行多年或经过高土壤电阻率地区的输电线路更是频频发生事故。其主要原因是由于接地电阻过大,接地网存在问题。因此探讨高压输电线路杆塔接地网的问题,提出相应的改造措施十分必要。
    1 接地网存在问题的原因分析
    1.1 接地网设计不合理
    接地网设计不尽合理。我国20世纪七八十年代的接地系统设计及建设标准偏低,接地网大多利用扁钢作为接地体材料,不耐腐蚀,加上高土壤电阻率地区接地体面积过小,接地电阻过大,是造成高压输电线路投运后发生雷击事故的主要原因。
    1.2 施工不达工程要求
    高压输电线路施工线长面广,各处土壤、地质环境又不相同,加上施工人员责任心不强,又缺乏必要的监督,造成接地体埋深不够,有的甚至部分裸露;回填土未达要求,填土后又未夯实;接地引下线与接地网及接地网与接地网之间焊接未达标等,使得接地电阻过大,腐蚀严重,有的甚至断开,不能很好泄流。
    1.3 接地网腐蚀严重
    接地网发生腐蚀后,通常呈现局部腐蚀状态,接地网碳钢材料变脆、起层、松散,甚至会出现多处断裂,特别是埋设在酸碱性较强土壤中的接地体,腐蚀更是严重。在开挖检查中发现所有被锈蚀的接地网,其锈蚀最严重的部位是在接地引下线、垂直接地体入土处至水平接地体弯曲处,有的接地引下线竞被锈断。受腐蚀的接地网,其导电性能大大降低,接地电阻增大。
 
    2 改造方案
 
    2.1  合理的设计
    2.1.1 接地引下线
   接地引下线是连接杆塔与接地体的连线,其通过的电流是系统接地的全部电流,所以引下线截面应大于接地网用材的截面积,按工程要求两者可取1.4:1。对于高土壤电阻率地区,可采用2根引下线分别接到纵横交叉的接地带上,且引下线与接地体必须按规范要求焊接牢固。
    2.1.2  接地体
    根据SJD8-29《电力设备接地设计技术规程》的要求,接地体截面积的计算公式为:
    对于土壤电阻率较高地区,接地体面积应适当增大,有的还要加装垂直接地体,以增强泄流能力,增强可靠性。
    2.2   施工要达标
    2.2.1  接地网的埋设
    浅层土壤中含有各种杂质和化合物,是产生浓差电势的根源。如接地体埋设于此层土壤中,浓差电势将会使接地体较快腐蚀。
    深层土壤较为纯净,所含杂质较小,且接地体埋深加大,接地电阻的季节性变化系数变小。为延长接地网寿命,建议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0.8m。另外接地体的回填土应不含杂质,且每填土30 cm应夯实一次。
    2.2.2  接地网的焊接
    在进行接地网焊接时,应严格按规程规定,焊接长度应足够,且应两边施焊,严禁点焊。有T接或十字焊接时应加以扁铁。
    2.3  接地网的防腐措施
    输电线路接地网腐蚀问题直接影响线路的防雷效果,威胁线路的安全运行,因此,在改造时必须采取有效的防腐措施。
    2.3.1   合理的利用旧地网
对于腐蚀不严重的接地网,可以利用原接地网进行改造,即做一部分新接地网,且新旧接地网要多点连接。这样既可以有效地利用旧接地网,又可节约人力,物力,达到事半功倍的效果。
    2.3.2   重新铺设新地网
    对于腐蚀严重的地网必须改造,重新铺设,同时要采取防腐措施。
    (1)为有效降低接地电阻,防止接地网腐蚀,在接地网改造时,要使用高效膨润土防腐降阻剂,以降低接地电阻和提高防腐蚀性能。特别是对接地引下线应采用此措施。
    (2)对杆塔接地最好采用2根接地引下线与地网的不同点可靠地焊接,即实行“双接地”。焊口的长度应大于圆钢直径的6倍,并应对焊口刷防锈漆。
    (3)对接地引下线,即从地面人土处到水平接地体要进行涂沥青漆处理,以避免浓差电势引起的电化学腐蚀。
    (4)对腐蚀特别严重的粘土、黄土环境,应采用“金属防腐”技术,如对接地引下线,应进行镀锌镍处理,或采用加入稀土元素的圆钢作为接地体和接地引下线。
    2.4   合理使用降阻剂
    为降低高土壤电阻率地区的接地电阻值,可以考虑使用降阻剂,但必须十分慎重。可选用物理型CC系列降阻剂,该降阻剂时效长、无腐蚀,且降阻剂本身具有很强的渗透性,降阻效果明显。使用时应严格按技术要求,确保降阻效果。
 
     3  注意检查与维护
    (1)定期巡视检查杆塔的接地引下线是否完好,如被破坏应及时修复,并定期进行防腐处理。(2)定期检查接地螺栓是否生锈,与接地体的连接是否完好,螺丝是否松动,应保证与接地线有可靠的电气接触。(3)检查接地装置是否遭到外力破坏,是否被雨水冲刷露出地面,并每隔3年开挖检查其腐蚀情况。(4)每年冬季土壤干燥时,要测量接地装置的接地电阻是否超标,如超标应及时改造。(5)每隔5年,应根据电网接地短路电流的变化和接地体的锈蚀情况,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。