摘 要：桿塔接地裝置的正常運(yùn)行是輸電線路安全可靠運(yùn)行的重要保證，但在其運(yùn)行過程中，接地體由于受外力破壞或電化學(xué)腐蝕等因素影響，容易發(fā)生損傷和斷裂故障?；诖?，對(duì)桿塔接地裝置失效原因進(jìn)行了分析，提出了接地體采用液壓連接方式替代傳統(tǒng)的焊接連接方式的建議，以提高接地體在運(yùn)行中的抗腐蝕能力，延長(zhǎng)接地體使用壽命。

關(guān)鍵詞：輸電線路;接地裝置;液壓連接

0 引言

桿塔接地裝置是輸電線路中的重要組成部分，在常規(guī)運(yùn)維周期下，輸電線路桿塔接地體5～10年就需進(jìn)行維修改造。在接地體維修和改造過程中，從開挖出的失效接地引下線、接地體來(lái)看，其失效形式主要為桿塔接地引下線和接地體嚴(yán)重腐蝕，腐蝕部位主要集中于焊接接頭及接頭兩端30～50 cm，實(shí)際腐蝕部位長(zhǎng)度為60～100 cm，此段腐蝕特別嚴(yán)重，如圖1所示。一般傳統(tǒng)的接地體焊接處防腐措施是在焊接接頭和接頭兩端30～50 cm范圍內(nèi)涂環(huán)氧富鋅漆，而傳統(tǒng)的接地體連接方式（焊接）及使用材質(zhì)是造成腐蝕的主要原因，因此，亟需針對(duì)現(xiàn)有接地連接方式進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改善對(duì)策，以提高桿塔接地網(wǎng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)檢修周期，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 輸電線路桿塔接地裝置失效原因分析

（1）焊接造成接地圓鋼鍍鋅層表面燒損，降低了接地體防腐蝕性能。采用常規(guī)接頭搭接焊方法，焊縫長(zhǎng)度一般為8～10 cm，在焊接過程中，由于焊接時(shí)溫度較高，導(dǎo)致與圓鋼搭焊附近的鍍鋅層燒損，燒損長(zhǎng)度一般為15～30 cm。即使焊接后涂刷環(huán)氧富鋅漆再進(jìn)行接地體的敷設(shè)，接地裝置使用壽命也不會(huì)超過10年。

（2）土壤腐蝕接地體。土壤腐蝕的影響因素有土壤透氣性、含水量、濕度、電阻率、溶解離子的種類和數(shù)量、pH值、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)以及微生物等。土壤與其他腐蝕介質(zhì)相比，具有多相性、不流動(dòng)性、不均勻性、時(shí)間季節(jié)性和地域性等諸多特點(diǎn)，并且由于土壤中微生物和有機(jī)質(zhì)等的存在并參與反應(yīng)，進(jìn)一步加劇了土壤腐蝕的復(fù)雜性，在接地體長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，土壤化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕以及細(xì)菌（微生物）腐蝕等都會(huì)不斷蠶食接地體。

2 輸電線路桿塔接地體連接方式的改進(jìn)

為了提高接地體在運(yùn)行中的抗腐蝕能力，延長(zhǎng)接地體使用壽命，可采取的措施有：（1）改善接地體周圍土壤環(huán)境;（2）加粗接地體并采取防腐措施;（3）采用耐腐蝕的導(dǎo)電新材料作為接地體;（4）改進(jìn)接地體連接方式，以壓接方式替代傳統(tǒng)焊接方式。

本文主要討論采用液壓連接方式替代傳統(tǒng)焊接方式，以提高接地體連接部分的耐腐蝕性能。

2.1? ? 接地體連接方式的發(fā)展

2005年以前的相關(guān)規(guī)范只規(guī)定了接地體采用焊接連接這一種方式，但2005年以后的規(guī)范增加了接地體可采用壓接連接的方式，規(guī)范規(guī)定：當(dāng)圓鋼采用液壓連接時(shí)，接續(xù)管的壁厚不得小于3 mm，對(duì)接長(zhǎng)度不得小于圓鋼直徑的20倍，搭接長(zhǎng)度不得小于圓鋼直徑的10倍，接地用圓鋼如采用液壓方式連接，其接續(xù)管的型號(hào)與規(guī)格應(yīng)與所壓鋼筋相匹配。

規(guī)范已允許接地體采用液壓方式連接，并規(guī)定了接續(xù)管的壁厚和長(zhǎng)度要求，但由于推廣不足以及相應(yīng)接續(xù)管產(chǎn)品（直通、三通管）尚無(wú)相應(yīng)廠家批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計(jì)、施工時(shí)期，輸電線路接地體連接方式絕大部分仍然采用焊接方式。但是現(xiàn)場(chǎng)焊接存在運(yùn)輸困難、接地體不易平直敷設(shè)等問題，若采用氣焊方式需要氧氣瓶、乙炔瓶等，采用電焊時(shí)需要發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)、電纜盤、油桶等設(shè)備，作業(yè)設(shè)備多，運(yùn)輸量大，操作復(fù)雜，易燒損焊接處接地體表面，安全風(fēng)險(xiǎn)大等。而液壓連接方式具有施工設(shè)備少、體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單、對(duì)接地體無(wú)破壞、安全風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)，所以接地體采用液壓連接方式值得推廣。

2.2? ? 液壓連接方式分析

采用液壓連接方式的關(guān)鍵在于連接套管的選擇和現(xiàn)場(chǎng)壓接操作。本文以直徑14 mm的鍍鋅圓鋼作為接地體，對(duì)液壓連接方式進(jìn)行分析。

2.2.1? ? 連接套管的選擇

直徑14 mm鍍鋅圓鋼截面積：

S=πr2=3.14×72=153.86 mm2

按照規(guī)程規(guī)定，接續(xù)套管的壁厚不得小于3 mm，當(dāng)金屬套管壁厚為3 mm時(shí)，則套管直徑為14.5+（3×2）=20.5 mm，半徑為20.5/2=10.25 mm。如將圓鋼母線壓接緊密，則近似的接地母線截面積為：S=πr2=3.14×10.252=329.90 mm2 ，是圓鋼截面積的2.14倍。

按照不小于圓鋼直徑的20倍選取接續(xù)套管長(zhǎng)度，套管長(zhǎng)度為14×20=280 mm。推薦套管型號(hào)選擇？準(zhǔn)20 mm×300 mm，套管材質(zhì)選用鐵素體不銹鋼1Cr13、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti或銅鋅合金（黃銅）較好。因?yàn)檫@三種材料都有良好的導(dǎo)電性能以及優(yōu)良的防腐性能，硬度適中，便于接頭壓力鉗操作。

2.2.2? ? 液壓連接方法

（1）直通管壓接。事先在鋼管中間劃印，第一模壓于鋼管中間，然后由中間分別向兩側(cè)管口壓接，壓接時(shí)壓模合攏后應(yīng)停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應(yīng)首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖2所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂，其作用一是封口，防止套管接頭處內(nèi)部浸水和氧化;二是擠壓面防腐。

（2）T型管壓接。按順序由T型管管根處分別向三個(gè)管口壓接，壓接時(shí)壓模合攏后應(yīng)停留5 s后才能松去壓力，兩模之間應(yīng)首尾相連，重疊不少于5 mm，如圖3所示。壓后檢查壓接尺寸，清除飛邊和毛刺，在管口及壓后鋼管表面涂以改性樹脂。

（3）壓后尺寸允許偏差參考國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《輸變電工程架空導(dǎo)線及地線液壓壓接工藝規(guī)程》（DL/T 5285—2013）。壓接管壓后對(duì)邊距尺寸的最大允許值為S=0.866×0.993D+0.2 mm;飛邊、毛刺及表面未超過允許的損傷，應(yīng)銼平并用0#砂紙磨光;彎曲度不得大于2%，有明顯彎曲時(shí)應(yīng)校直;校直后的接續(xù)鋼管如有裂紋，應(yīng)割斷重接。檢驗(yàn)合格后及時(shí)噴涂改性漆進(jìn)行防腐。

2.3? ? 實(shí)際應(yīng)用及效果

湖北某500 kV線路的桿塔接地改造中采用液壓連接方式對(duì)鍍鋅圓鋼接地體進(jìn)行連接，現(xiàn)場(chǎng)壓接的T型三通套管如圖4所示。壓接好的接地體經(jīng)過實(shí)測(cè)，接地電阻滿足要求。實(shí)際應(yīng)用證明該連接方式在施工中具有輕便、靈活、操作方便等特點(diǎn)。此方法解決了由于焊接造成的接地圓鋼鍍鋅層表面燒損問題，提升了接地體連接點(diǎn)的耐腐蝕性能。

3 結(jié)語(yǔ)

輸電線路遭受雷擊導(dǎo)致跳閘的事故時(shí)有發(fā)生，其中一部分原因是由于反擊引起的跳閘事故，要想最大限度降低反擊跳閘率，必須保證雷電流順利經(jīng)過接地裝置進(jìn)行釋放。對(duì)于輸電線路投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)、運(yùn)行環(huán)境較差的桿塔接地體需進(jìn)行開挖檢查，對(duì)不合格的、腐蝕嚴(yán)重的接地裝置及時(shí)進(jìn)行改造施工。

2005年后的線路施工及驗(yàn)收規(guī)范己接受并增加了接地體液壓連接方式，但受限于宣貫力度不足以及相應(yīng)接續(xù)管產(chǎn)品（直通、三通管）尚無(wú)相應(yīng)廠家批量生產(chǎn)，所以應(yīng)加大宣貫力度，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)優(yōu)先考慮接地體采用液壓連接方式。

接地體采用液壓連接方式優(yōu)于焊接連接方式，接地體采用液壓連接方式使得輸電線路接地網(wǎng)可以在各種復(fù)雜環(huán)境下實(shí)施修護(hù)，其連接方式輕便、靈活、操作方便，減少了現(xiàn)場(chǎng)工器具，尤其是較重的發(fā)電機(jī)和電焊機(jī);壓接套管時(shí)對(duì)接地體沒有加熱過程，不會(huì)燒損接地體及防腐保護(hù)層（鍍鋅或不銹鋼金屬），避免接地體在改造過程中二次受傷。接地體采用液壓連接方式，對(duì)于提高桿塔接地網(wǎng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)檢修周期及保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

收稿日期：2019-12-30

作者簡(jiǎn)介：張暉（1985—），男，湖北咸寧人，工程師，從事輸電線路設(shè)計(jì)及研究工作。