柔性石墨接地装置的研究

柔性石墨接地装置的研究

郭明明

郭明明

（宁夏宁电电力设计有限公司宁夏银川750011）

摘要：输电线路杆塔接地装置的接地电阻大小直接影响到线路的耐雷水平以及线路杆塔周围的电气安全。线路遭受雷击过电压时，接地电阻过高可能会引起线路发生“反击”事故。根据工程的具体情况，选用合适的计算方法，采用柔性石墨接地装置，提高杆塔接地安全性，对电网安全稳定运行具有重要意义，也具有良好的社会效益。

关键词：输电线路；接地装置；柔性石墨

1.输电线路杆塔接地的要求

1.1输电线路杆塔接地设计要求

（1）杆塔接地装置采用方框水平放射型，铁塔采用四腿接地，接地体采用φ10圆钢，埋设深度根据土质不同规定为：水田中不小于0.8米，粘土地区不小于0.5米，岩石地区不小于0.3米，相邻两射线间的最小距离应不小于5米，接地引下线采用φ12镀锌圆钢。

（2）本工程接地电阻值按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，杆塔逐基接地，在雷雨季节干燥时，变电站进出线5km段范围内，杆塔接地电阻值要求在10欧姆及以下（双回路塔接地电阻在7欧姆及以下），其他地区铁塔不连接架空地线的工频接地电阻不大于下表中的数值。

（3）在居民区和耕种土中的接地装置需增设防盗桩，对防盗角桩的设置，应在接地方框的四角各设置一个，射线每15米安装一个防盗角桩，射线长度大于30米的，在中间加一个。

（4）对于土壤电阻率特别高，接地电阻难于降低至要求值的塔位，为减小接地电阻，可采用接地模块。

2接地装置材料及性能比较

2.1柔性石墨防雷接地体与金属产品相比较

柔性石墨防雷接地体与金属产品（以铜包钢为例）相比较，两类产品刚开始都能够达到降阻效果。但是，随着时间的推移，金属产品会逐渐发生锈蚀，锈蚀出现后，由于电偶腐蚀的作用会加剧腐蚀，导致接地电阻升高而易发生事故。

2.2柔性石墨防雷接地体与非金属产品相比较

非金属制品常见的为降阻模块产品。其内置镀锌接地扁钢（钢管、圆钢、角钢），将其与被保护的地线焊接，因而金属接地体与大地的有效接触面积大大增加，通过潮性作用达到降阻效果。

2.3施工工艺的比较

2.3.1柔性石墨防雷接地体施工工艺：

1）挖设接地体沟：一般深度为60cm，宽度40cm；

2）敷设：将石墨接地体沿沟敷设；

3）连接：连接时采用搭接法，采用专用石墨线搭接，无需电气焊；

4）埋设：用细湿土分层夯实。

2.3.2圆钢接地体施工工艺：

1）挖设接地体沟：一般深度为：60cm，宽度：上部60cm，下部40cm；

2）敷设：将圆钢沿沟敷设，弯折处角度须＞90°；

3）连接：采用焊接，联接长度＞80mm；

4）防腐：焊接完毕后，焊接处用银粉漆涂刷焊点；

5）埋设：回填泥土，压实。

2.3.3接地模块施工工艺：

1）模块检查：表面是否平整、光滑，是否掉角、缺损、裂痕；

2）基坑开挖：避免在斜坡上，每侧垫腐蚀土，寒冷地区位于冻土层以下；

3）与接地体连接：采用焊接，雨雪天气禁止露天焊接，焊件表面潮湿或有冰雪须清除干燥；

4）防腐：焊接处涂刷防腐漆；

5）埋设：回填细土，用泥浆灌注密实，填土厚度不得小于50mm，周围须洒水使模块与土壤保持湿润。

2.4不同土质的比较

2.4.1农田

一般农田土壤电阻率较低，土质松散，杆塔多分布于农田内。使用金属接地体时，须使用电气焊，设备及机械进入农田对农田破坏较大，增加占地费用。由于农田中农药、化肥的使用量较大，导致土壤腐蚀性极强，金属接地体埋设后，腐蚀速度极快，尤其是焊点，会形成电偶腐蚀，加剧了金属的锈蚀，导致接地极寿命严重缩短、接地电阻升高，极易发生跳闸等事故。柔性石墨防雷接地体，化学性能稳定，在常温条件下不受强酸、强碱、有机溶剂及电偶腐蚀，且施工时对农田破坏小，减少征地费用，降低了工程成本。

2.4.2丘陵、山地

丘陵、山地一般地势偏高，土壤电阻率较高，接地体用量较平原、农田大。使用金属接地体可能无法达到降阻效果，须辅助以垂直接地体、降阻模块或使用降阻剂来达到降阻效果。使用垂直接地体、降阻模块施工时须下打垂直孔或挖基坑，而且施工过程中连接采用焊接，需要机械设备及电气焊来完成，设备及材料运输难度大，费工费时。使用柔性石墨防雷接地体，由于产品质量轻，山区施工运输轻便，且施工无须电气焊及机械设备，解决了施工过程中设备上山难和产品携带不方便的问题，降低了施工成本，减少了施工周期。

2.4.3酸、碱、盐性土壤

特殊地区的土壤会由于腐蚀性离子的作用，而使土壤呈现极强的腐蚀性，土壤性质表现为酸、碱、盐性土壤。金属类接地体在此类土壤中会加速腐蚀，而致使更新改造工程频繁，耗费大量人力、物力。因此，在这类土壤中，柔性石墨防雷接地体以其稳定的化学性能，耐腐蚀、不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀的特性更加适用，可大量减少更新、改造工程带来的费用。

2.5实施效果

2.5.1金属类接地极因纯铜、合金材质的接地极造价较高，据有较高回收价值，在运行过程中难免出现失盗现象，所以不经常使用。被广泛推广应用的是镀锌钢铁类制品。镀锌钢铁接地极材料多为扁钢、角钢及圆钢，其中角钢塔接地极主要为Φ12圆钢，水平敷设；钢管杆接地极主要为75×5角钢，垂直敷设。镀锌钢铁类接地极优点是导电性优良、材料价格低廉、施工运行经验丰富。缺点是运输、施工不便，不耐腐蚀，易生锈、使接地电阻升高导致雷电事故，且钢铁制品的生产及镀锌过程耗能高。经调查镀锌钢铁接地极在无腐蚀地段使用寿命约为7～10年，在有腐蚀地段使用寿命迅速下降为3～5年。

2.5.2接地模块是用低阻材料经几十吨机械压力成型的接地产品，它的特点是致密度高，低阻防腐，是降阻剂的延伸产品，产品不需要在现场用水调和浇灌，完全可以替代现场浇灌降阻剂的作用。但是，模块极芯相互并联或与地线连接时，必须焊接，出现焊点就会出现腐蚀，而且由于模块的吸湿性，更加加快了焊点金属的锈蚀，一旦焊点锈蚀断裂，模块就报废在土壤中，失去了原有的降阻作用，接地电阻升高，发生雷电事故，且模块的价格较高，造成了很大的浪费。

2.5.3柔性石墨防雷接地体是一种新型接地极，是以高碳石墨为原材料制作的新型缆状接地体，属于一种新型非金属导电材料体。由于石墨的分子特性，石墨具有优良的化学稳定性及导电性。柔性石墨防雷接地体呈化学惰性在常温条件下不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀，导电率优良，使用寿命更长，而高碳石墨具有吸湿特性，使得接地体周围水分增大，而增加了接地体的降阻效果，由于石墨具有不腐蚀的特性，不会对周围的环境造成污染。产品易加工成型，无需钝化和防腐工艺，安全可靠，可广泛在酸性、碱性土壤以及海滩、湿地、热带地区、寒冷地区使用。该品无回收利用价值，可有效解决目前我国金属防雷接地极体易被盗的问题。

参考文献：

[1]柔性石墨复合接地材料及其在输电线路杆塔接地网中的应用[J].胡元潮，阮江军，龚若涵，刘振武，吴泳聪，文武.电网技术.2014（10）

[2]短纤维/ABS树脂复合材料导电导热性能研究[J].邓倩，袁观明，朱传佳，姜露，童亮，李轩科.化工新型材料.2014（04）

[3]新型高效降阻接地模块的研究与应用[J].王培军，付学文，魏智娟.电瓷避雷器.2012（01）