第２８．￣．Ｚ／２００８年第６期 湖南电力 安全与综合 架空输电线路杆塔接地装置 黄福勇，周卫华，周挺，王成 （湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙４１０００７） 摘要：杆塔接地装置是架空输电线路的主要防雷设施，通过多年的现场实践，总结归 纳了杆塔接地装置在施工及运行维护中存在的问题，提出了杆塔接地装置竣工验收和运 行维护的要点和要求。 关键词：接地装置；竣工验收；运行维护 中图分类号：ＴＭ８６２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０１９８（２００８）０６－００３１－０５ １ 引 言 输电线路杆塔接地装置是输电线路的重要组成 部分，是接地体和接地引下线的总称，接地电阻是 指接地体散流电阻、接地引下线电阻和接触电阻的 总和。其作用是确保雷电流可靠泄地，保护线 表２有避雷线线路的耐雷水平 路设备绝缘，减少线路雷击跳闸率，提高运行可靠 性和避免跨步电压产生的人身伤害。对输电线路杆 塔接地装置进行规范管理和维护，确保接地装置完 整性是降低输电线路雷击跳闸率的有效措施，降低 接地装置接地电阻是提高线路耐雷水平的主要措 施。 ２杆塔接地装置存在的问题分析 ｌ２．１ 接地体散流电阻偏高的客观原因 ａ．土壤电阻率偏高，当杆塔所处位置为沙砾、 石子或岩石时，土壤电阻率可能达到１０ ０００ ｎ・ｍ，由于土壤电阻率偏高，对杆塔的接地电阻影 响较大； 有土层； ・ 按照文献［１］中的１１０～５００ ｋＶ线路的杆塔 尺寸和绝缘子的５０％雷电冲击绝缘水平，对不同 杆塔接地电阻计算出各自的耐雷水平如表１。 表１ 线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系 接地电阻／Ｑ ７ １５ ３Ｏ ５０ ｂ．地形复杂、地质条件差，土层薄或根本没 ｃ．土壤干燥，而大地导电基本上是靠离子导 １１０ ｋＶ杆塔耐雷水平／ｋＡ ２２０ ｋＶ杆塔耐雷水平／ｋＡ ５００ ｋＶ杆塔耐雷水平／ｋＡ ６３ ｌ１０ １７７ ４１ ７６ １２５ ２４ ４８ ８１ １６ ３２ ５５ 电，可以离解的各类无机盐类只在有水的情况下才 能离解为导电的离子，干燥的土壤导电能力是非常 差的。 按照文献［１］第６．１．３条规定，有避雷线的 线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低 于表２所列数值。 ２．２接地体散流电阻偏高的主观原因 ２．２．１设计原因 很多输电线路通道的地形和土壤结构复杂，在 对比表１所列数据，杆塔接地电阻对输电线路 交通不便的山川、河流等处难免有勘察设计不到位 或不全面，未能取得杆塔接地体所处位置的合适土 壤电阻率，按经验估算设计，产生设计偏差，即便 按图施工，接地体散流电阻也不能达到要求。 ２．２．２施工原因 ３ｌ・ 杆塔耐雷水平有显著的影响，而根据文献［１］要 求，在一般土壤电阻率地区，杆塔接地装置的接地 电阻值需要达到ｌ５ ｎ以下。 收稿日期：２００８－０５－０５ ・安全与综合 湖南电力 第２８ ｇ／２ｏｏ８年第６期 在交通不便和土壤电阻率高的山区和岩石区 域，施工十分困难，而接地工程又属于隐蔽工程， 如施工过程中不能实行全过程的监理，就会出现施 工质量问题，经调查有以下几种情况： ａ．不按图施工，尤其是在施工困难的山区、 岩石地区，偷工减料、不按图施工，如水平接地体 敷设长度不够，少打垂直接地极等； ｂ．接地体埋深不够，特别是山区、岩石地区， 连结螺栓测量接地体散流电阻的现象，使测量结果 严重偏小； ｄ．对酸性土壤中接地装置和采用降阻剂接地 装置未进行及时的开挖检查，由于接地体的腐蚀， 使接地体与周围土壤的接触电阻变大，或焊接接头 处因腐蚀断裂会造成一部分接地体脱离接地装置， 同时对采用降阻剂的接地装置接地电阻会反弹的情 况掌握不够，造成对腐蚀严重接地体缺陷处理不及 由于开挖困难，接地体的埋深往往不够，由于埋深 不够会直接影响接地电阻值，且上层土壤容易干 燥，受气候的影响也大，上层土壤中含氧量高，对 接地体的腐蚀也就较快； ｃ．回填土不符合要求，要求用细土回填，并 分层夯实，但在实际施工时往往很难做到，尤其是 在岩石地段施工时，由于取土不便，往往采用开挖 出的碎石回填，这样接地体就不能与周围土壤保持 可靠的电接触，同时还会加快接地体的腐蚀速度； ｄ．采用化学降阻剂或木炭、食盐降阻，这能 在短期内收到降阻效果，但这是不稳定的，因为化 学降阻剂和食盐会随雨水而流失，并加速接地体的 腐蚀，应付竣工验收可以，在以后的时间内接地电 阻会迅速反弹，并缩短接地装置的使用寿命，有的 可能还没有到开挖检查的周期就已经锈蚀，运行单 位降阻的维护成本会更大； ｅ．采用所谓环形接地极造成虚假接地参数， 在预制基础时就用铁丝等缠绕在基础上，然后连接 在接地装置上，这样在测量工频接地电阻时由于电 磁感应等方面的原因会导致测量结果偏小，但实际 由于冲击系数很大，造成冲击散流电阻偏大，雷电 流泄流不畅； ｆ．接地装置内部连结时采用线缠绕，未进行 焊接，或未按照要求进行焊接，造成焊接质量不 高，形成虚焊或脱焊的情况。 ２．２．３运行维护原因 ａ．未按照规程规范要求配置测量仪器和测量 接地体散流电阻，如使用三极法测量时，电流极／ 电压极布线长度未能超出接地体射线长度，造成测 量结果严重失真； ｂ．使用的测量仪器未经过校验合格，甚至是 已坏的仪器，造成测量结果不准确； ｃ．技术人员责任心不强，造成测量结果有误， 如发现有的在使用三极法测量时不解开接地引下线 ・３２・ 时； ｅ．因水土流失而使一些接地体离开土壤外露、 接地引下线和接地体被盗或受外力破坏、杆塔接地 引下线与接地装置的连接螺丝因锈蚀而使接触电阻 变大或形成电气上的开路的情况未能够及时消除； ￡对接地装置掌握不全面，部分单位只注重 接地体散流电阻的检测，未能按照要求在设备竣工 验收时测量混凝土杆导通，在运行维护时也没有对 混凝土杆的导通进行测量，部分混凝土杆运行年限 较长或存在工艺缺陷，可能存在雷电流泄漏通道锈 蚀，接触不良的情况，如对２２０ ｋＶ黄桃线抽查的 ｌ９基杆塔，就有１８基杆塔导通不良。 ３杆塔接地装置的一般要求 按照文献［２］第６．３．１条规定，高压架空线 路杆塔的接地装置可采用下列形式： ａ．在土壤电阻率Ｐ≤１００１２・ｍ的潮湿地区， 可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。对发电厂、 变电所的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民 区，当自然接地电阻符合要求时，可不设人工接地 装置。 ｂ．在土壤电阻率１００ ｎ・ｍ＜Ｐ￣＜３００ ｎ・ｍ的 地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外， 并应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于 ０．６ ｍ。 ｃ．在土壤电阻率３００ ｎ・ｍ＜Ｐ≤２ ０００ ｎ・ｍ 的地区，可采用水平敷设的接地装置，接地极埋设 深度不宜小于０．５ ｍ。 ｄ．在土壤电阻率ｐ＞２ ０００ Ｑ・ｍ的地区，可 采用６—８根总长度不超过５００ ｍ的放射形接地极 或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合 的方式。接地极埋设深度不宜小于０．３ ｍ。 ｅ．居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔 基础敷设成闭合环形。 ２ｏ０８Ｎｏ．６ ＨＵＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｐ０ＷＥＲ Ｖ＿０Ｉ．２８ ｆ．放射形接地极每根的最大长度应符合表３ 的要求。 表３放射形接地极每根的最大长度 土壤电阻率／ｎ・ｍ 最大长度／ｍ ＜５００ ￣４０ ． ≤１ ０００ ６Ｏ ≤２０００ ８Ｏ ≤５ ０００ １００ ａ．接地体的规格、埋深不应小于设计规定； ｂ．接地装置应按设计图敷设，受地质地形条 ． 件时可作局部修改，但不论修改与否均应在施 工质量验收记录中绘制接地装置敷设简图并标示相 对位置和尺寸，原设计图形为环形者仍应呈环形； Ｃ．敷设水平接地体宜满足：遇倾斜地形宜沿 等高线敷设，两接地体间的平行距离不应小于 ５ ｍ，接地体铺设应平直，对无法满足上述要求的 特殊地形应与设计单位协商解决； ｄ．垂直接地体应垂直打人，并防止晃动； ｅ．接地体连接应符合下列规定：连接前应清 除连接部位的浮锈；除设计规定的断开点可用螺栓 连接外，其余应用焊接或液压、爆压方式连接；接 文献［３］研究表明雷电流系冲击型，由于接 地体的电感效应，６０ ｍ以上的水平接地部分作用 已经明显降低，４根超过６０ ｍ的射线远不如８根 ６０ ｍ以内的射线散流效果好。 ｇ．在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置 时，当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的１．５ 倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用 引外接地或其他措施。 地体间连接必须可靠，当采用搭接焊接时，圆钢的 搭接长度应为其直径的６倍并应双面施焊；扁钢的 搭接长度应为其宽度的２倍并应四面施焊；当圆钢 采用液压或爆压连接时，接续管的壁厚不得小于 ３ ｍｍ，搭接时长度不得小于圆钢直径的１Ｏ倍，对 接时长度不得小于圆钢直径的２０倍；接地用圆钢 湖南地形复杂，江河密布，处亚热带湿润季风 气候区，四季分明，因冷暖空气交汇频繁，属于雷 电灾害高发地区。因此在文献［４］和文献［５］ 中对输电线路杆塔接地装置提出了更高的要求。 文献（４］第６．１．６条规定，在设计阶段应因 地制宜开展防雷设计，适当提高输电线路防雷水 平。对５００ ｋＶ线路及重要电源线，防雷保护角应 不大于１Ｏ。。并在实施细则的第４点规定：发电 厂、水电站、变电所进出线段２ ｋｍ范围杆塔工频 如采用液压、爆压方式连接，其接续管的型号与规 格应与所压圆钢匹配； ｆ．接地引下线与杆塔的连接应接触良好，并 接地电阻不大于ｌＯ Ｑ，其余地段采用增加垂直接 地体、加长接地带、改变接地形式、换土或采用接 地新技术（如接地模块）等措施确保不大于２０ Ｑ， 原则上不使用化学降阻剂，在盐碱腐蚀较严重的地 段，接地装置应选用耐腐蚀性材料或采用导电防腐 漆防腐。文献［５］也在第５１条第６点中规定： ２２０ ｋＶ及以上线路和１１０ ｋＶ主干线路，在变电站 和电厂进出线段２ ｋｍ范围内的杆塔接地电阻值应 应便于断开测量接地电阻，当引下线直接从架空地 线引下时，引下线应紧靠杆身，并应每隔一定距离 与杆身固定； ｇ．测量接地电阻可采用接地摇表，所测得的 接地电阻值不应大于设计规定值； ｈ．采用降阻剂时，应采用成熟有效的降阻剂 作为降低接地电阻的措施。 在认真执行文献［６］有关规定外，还需要补 充以下几点要求： 小于ｌ０ Ｑ，其它地段宜不大于２０ Ｑ。 ４杆塔接地装置的竣工验收 杆塔接地装置竣工验收的重点是通过测量接地 体散流电阻、开挖检查接地体材质、施工工艺和敷 设深度等，确认施工单位是否按设计图纸要求进行 ａ．混凝土杆内部导通检查，防止混凝土杆内 部存在接触点接触不良造成雷电流散流不畅； ｂ．试验测量方法应正确，对新建的杆塔接地 装置的交接验收应采用三极法进行测试，且辅助电 流及电压线应放足够长，测试所用仪表应满足测量 要求，测试完毕后试验报告规范，试验结论正确； Ｃ．杆塔接地装置的接地体散流电阻验收测量 宜在干燥季节进行，但杆塔接地装置竣工验收时可 能是雨季或土壤潮湿时，土壤含水量较大，导电性 施工，施工工艺是否达到标准要求，提供的资料是 否完整准确。把好杆塔接地装置竣工验收关，是全 过程质量监督的重要环节，能为投产后的运行维护 提供可靠的第一手资料和良好的运行质量保证。 文献［６］第８章规定： 能较好，往往会使所测值比实际值偏小，约１８％ ～３７％ ，所以要求测量接地电阻应考虑季节性 ・３３．－ 安全与综合 湖南电力 第２８．￣／２００８年第６期 的影响。 处的土壤腐蚀情况对接地网进行开挖检查，在土壤 ｄ．竣工验收资料移交应按验收规范进行，确 腐蚀较轻的地段，线路运行年限超过１０年应对其 保移交资料齐全、完整、正确，符合设计要求，并 接地网进行开挖检查；在土壤腐蚀严重的地段，线 与现场一致。资料中应包含：隐蔽施工验评表，接 路运行年限超过５年应对其接地网进行开挖检查； 地装置型号，射线长度，射线敷设草图；杆塔坐 采用了降阻剂的接地装置，应在运行２年后进行开 标；接地电阻设计值；土壤电阻率；接地体埋设深 挖检查。同一地段、同一土质开挖检查的比例不小 度；设计变更；设备、材料及代用材料的出厂试验 于３０％。对接地装置外露或接地体腐蚀严重，被 报告及合格证登记表；业主要求的其它资料等内 腐蚀后其导体截面低于原值的８０％的接地装置应 容。 及时进行改造。 ５杆塔接地装置的运行维护 ｃ．混凝土杆内部导通检查。防止混凝土杆在 一定的运行年限后，内部因锈蚀等原因引起接触点 杆塔接地装置是输电线路的主要防雷设施，为 接触不良造成雷电流散流不畅的情况；混凝土杆内 了保证电网的安全稳定运行，必须针对接地装置在 部导通检查可以与接地体散流电阻一起进行，测量 运行中容易发生的问题进行定期巡视、检测和维 仪器可采用双臂电桥或专用接地导通测量装置，但 护。 考虑输电线路工作的特殊性，也可以使用接地摇表 ５．１定期巡视需检查项目 进行测量，但要注意仪器量程范围和接触电阻对测 ａ．接地体是否有外露； 量结果的影响。 ｂ．接地引下线是否完好，是否腐蚀，腐蚀的 此外，如果有接地装置改造计划，则应在改造 程度，周边是否新建有腐蚀较强的污染源； 前测量接地体所处位置的土壤电阻率，并进行短路 ｃ．接地装置及接地引下线是否遭受外力破坏 电流的热稳定值校核。 ‘ （被盗、或施工挖坏等）；如果被外力破坏应及时 ５．３线路雷击跳闸后需要检查的项目和要求 修复，还应定期进行防腐处理。 ａ．放电痕迹检查：引下线痕迹、塔身痕迹、 ｄ．接地引下线连接螺栓是否生锈，螺丝是否 瓷瓶痕迹、导线痕迹，对接地引下线的接触情况， 松动，与接地体是否有可靠的电气接触； 接地螺栓是否紧固良好要重点检查。 ｅ．接地引下线处是否堆积有异物或燃烧秸秆、 ｂ．接地装置形式和设计要求确认。接地装置 棉花秆等； 电阻值大小决定了雷击杆塔时塔顶电位的抬升情 ｆ接地引下线是否有其它痕迹（放电痕迹）； 况，接地装置型式不同对冲击接地电阻有影响。 ｇ．运规要求检查的其它项目。 ｃ．防雷通道检查：对混凝土杆应测量杆塔的 ５．２周期性检测要求的项目 导通性能，评价其泄放雷电流的能力。 ａ．接地体散流电阻测量。杆塔接地体散流电 ｄ．接地体散流电阻测量：要遵循文献［８］ 阻应同时满足设计规程、运行规程和文献［４］的 的规定，采用三极法进行，放线长度必须满足要 要求，既要符合实测土壤电阻率的要求，又要及时 求。测量结果应充分考虑季节和气候因素影响。 掌握其变化情况，当测量结果为无穷大或远大于历 ｅ．接地网开挖检查：重点检查杆塔的接地引 史数据时，应重点检查，查看测量时连接线是否可 下线和地网连接部位的接触情况。当２处引下线测 靠完好，杆塔接地引下线的空气与土壤接触部分是 量的接地电阻值偏差较大的时候，要求开挖检查到 否严重腐蚀，接地装置连接部位的焊接处是否牢固 接地装置的各个焊接点包括方框的完整性以及方框 或断开，引下线与杆塔引流线的螺栓连接处是否生 与射线的连接处。 锈或松动，测量辅助电极周边与接地体周边的土壤 电阻率是否相差较大等。另外，对测量结果也应考 ６ 结束语 虑季节性的影响。当发现接地装置不合格时，应及 输电线路杆塔接地装置是输电线路的重要组成 时进行整改，保证接地装置满足相关要求。 部分，是输电线路防雷的主要措施，其设计、施工 ｂ．接地体开挖检查。按线路的运行年限及所 （下转第３７页） ・３４． ２００８Ｎｏ．６ ＨＵＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ Ｖｏ１．２８ 计比带单室平衡容器的差压水位计更加可靠。 却水管路结冰甚至冻裂。 ５．３燃道应敷设保温材料，采用蒸汽雾化和 ５．７锅炉的重要通道应在环境温度低时及时铺设 吹扫的油其蒸汽管道应连续疏水，一方面及时排 防滑垫。好的做法是事先列出重点，将需要铺设防 走凝结水，另一方面防止疏水管道冻结。疏水管道 滑垫的部位写入预案。冰冻天气响应预案一旦启 可以采用草绳临时包裹防冻。设计时燃油系统不能 动，应及时派人铺设。 单依据多年最冷月平均温度，还应参考全年累计低 温时间。 ６结束语 ５．４压缩空气系统的储气罐底部放水阀应保证一 综上所述，湖南省电站锅炉在此次冰灾中暴露 定的开度，仪用压缩空气的干燥机应可靠投人，投 出来了诸多问题，修订并完善电站锅炉防冻措施及 人数量应适当加大。对系统死角部位应加强巡视， 预案的工作刻不容缓，逐步在制度上完善天气响应 有冻结时及时融冰（敲击和火焰加热融冰），并采 机制并且能在需要时快速有效的启动是关键。此 用包裹草绳的临时防冻措施。 ｒ外，锅炉设计、安装部门亦应总结经验教训，盲目 ５．５燃运部门应加强对人炉煤的管理，原煤中夹 追求经济陛而忽略安全性的做法应得到遏制。 带的冰块和积雪应在卸车或翻车的过程中就予以清 除，防止原煤堵塞煤斗。特别是对于采用直吹式制 参考文献 粉系统的锅炉来说，原煤斗的堵塞将直接影响机组 ［１］大唐石门发电有限责任公司防冻防滑措施［Ｒ］ 带负荷能力。没有条件清除的可以先存放于煤场， 待冰雪融化后再使用。 作者简介： ５．６环境温度低于１Ｏ℃时应投入辅机油站的电加 宾谊沅（１９７９一 ），男，湖南桃源人，工程师，主要从事电站锅 热器。目前湖南省许多火电厂对辅机油系统的电加 炉的调试、试验、锅检工作。 尹晓峰（１９７４一 ），男，湖南衡阳人，工程师，主要从事火电厂 热器认识不足，为节约厂用电，电加热投入率很 技术管理工作。 低。冬季润滑油温偏低时，宁愿退出油站冷却水也 康黄辉（１９７３一 ），男，湖南衡阳人，工程师，主要从事火电厂 不投入电加热器。其实这样不但容易使设备因为轴 技术管理工作。 温或瓦温高异常停运，还容易造成没有水流动的冷 ＋叶扣斗叶和和＋叶＋叶扣和斗叶扣和和和 扣 ＋叶＋叶和和扣扣＋叶和和扣扣＋叶和和斗叶和扣和 和扣＋叶扣＋叶 和扣扣 （上接第３４页） 北京：中国电力出版社，１９９７・ 及运行维护的好坏直接关系到输电线路杆塔耐雷水 ［２］ＤＬ／Ｔ６２１—１９９７，交流电气装置的接地［ｓ］．北京：中国电 ‘平的高低和输电线路的安全稳定运行，为此需要对 力出版社，１９９７． ［３］梁清强．送电线路杆塔接地装置结构型式的探讨［Ｊ］．福建电 杆塔接地装置的设计、施工和竣工验收开展全过 力与电工，２００３，２３（１）：３５～３６ 程、全方位的技术监督，同时要加强运行维护管 ［４］湖南省电力公司．湖南省电力公司贯彻国家电网公司‘十八 理，对存在缺陷或不合格的接地装置及时进行改造 项电网重大反事故措施’实施细则（试行）［Ｓ］．２００６． 处理，直至满足相关要求。输电线路杆塔接地装置 （５］湖南省电力公司．湖南省电力公司架空输电线路管理规范实 改造推荐采用增加垂直接地体、加长接地带、改变 施细则［Ｓ］．２００６． ［６］ＧＢ ５０２３３—２００５，１１０～５００ｋＶ架空送电线路施工及验收规范 接地形式、换土或采用接地新技术（如接地模块、 ［ｓ］．北京：中国计划出版社，２００５． 阴极保护阳极接地）等措施进行，原则上不使用 ［７］林玉钳．有关送电线路杆塔接地电阻测量的探讨（Ｊ］．高电压 化学降阻剂。对混凝土杆存在导通接触不良的情 技术，２００４，３０（８）：６Ｏ一６１． 况，推荐采用混凝土杆外引接地，即利用一定截面 ［８］ＤＬ／Ｔ ８８７—２００４，杆塔工频接地电阻测量［ｓ］．北京：中国 的扁钢从架空地线悬挂点引至接地体进行接地。 电力出版社，２０ｏ４． ’ 参考文献 （Ｉ）ＤＬ／Ｔ６２０—１９９７，交流电气装置过电压保护和绝缘配合［Ｓ］． ・３７・
