输电线路杆塔接地

    

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。其作用是为了导泄雷电流入地，以保持线路有一定的耐雷水平，确保雷电流可靠泄入大地,保护线路设备绝缘,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。遵循这一思路， 在设计输电线路杆塔地网时，主要指标为接地电阻，接地电阻越小，耐雷水平越高。
一、 接地电阻
1、 接地电阻要求
(1)DL/T620-1997及DL/621-1997《交流电气装置的接地》规定，送电线路杆塔接地装置应按以下要求进行设计。
1)有地线的送电线路每基杆塔的接地装置,在雷季平燥时,不连地线的工频接地电阻,不宣超过下表所列数值。

2)中雷区及以上地区35kV及66kV的无地线钢筋混凝土杆和铁塔宜接地,接地电阻不受限制,但年平均雷暴日数超过40 的地区,不宜超过30Ω。在土壤电阻率不超过100Ω·m的地区或已有运行经验的地区, 钢筋混凝土杆和铁塔, 利用其自然接地作用, 可不另设人工接地装置。
（2）GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-2006即将废止，替代规范为GB 50169-2016发布日期：2016-08-18实施日期：2017-04-01)对输电线路杆塔接地装置，GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》要求如下：    
1）在土壤电阻率ρ≤100Ω·m的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地，接地电阻低于10Ω。变电站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，可不另设人工接地装置。    
2) 在土壤 电阻率100Ω·m ＜ρ≤500Ω·m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地，还应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.6m，接地电阻低于15Ω 。    
在耕地中的接地体，应埋设在耕作深度以下。
3)在土壤电阻率500Ω·m＜ρ≤2000Ω·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0.5m。500Ω·m＜ρ≤ 1000Ω·m的地区，接地电阻不超过 20Ω。1000Ω·m＜ρ≤ 2000Ω·m的地区，接地电阻不超过25Ω。    
4）在土壤电阻率ρ＞2000Ω·m的地区，接地极埋设深度不宜小于0.3m，接地电阻不超过30Ω；若接地电阻很难降到30Ω时，可采用 6~8根总长度不超过 500m的放射形接地极或连续伸长接地极。    
 5)放射形接地极可采用长短结合的方式 ,每根的最大长度应 符合下表的要求： 

 6）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，可部分采用外引接地或其他措施。 

7）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。    
8）对于室外山区等特殊地形，不能按设计图形敷设接地体时，应根据施工实际情况在施工记录上绘制接地装置敷设简图，并标明相对位置和尺寸，作为竣工资料移交。原设计为方形等封闭环形时，应按设计施工，以便于检修维护。
9）在山坡等倾斜地形敷设水平接地体时宜沿等高线开挖，接地沟底面应平整，沟深不得有负误差，并应清除影响接地体与土壤接触的杂物以防止接地体受雨水冲刷外露，腐蚀生锈；水平接地体敷设应平直，以保证同土壤更好接触。
10）接地线与杆塔的连接应接触良好可靠， 并应便于打开测量接地电阻。

11）架空线路杆塔的每一腿都应与接地体引下线连接，通过多点接地以保证可靠性。 

(3)GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中的有关规定：
1）6kV及以上无地线线路钢筋混凝土杆宜接地,金属杆塔应接地,接地电阻不宜超过30Ω。
2）除多雷区外,沥青路面上的架空线路的钢筋混凝土杆塔和金属杆塔,以及有运行经验的地区,可不另设人工接地装置。
3）GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》则认为， 有地线的线路杆塔的工频接地电阻，不宜超过下表列出的规定。 

不过，对土壤电阻率ρ＞2000Ω·m的地区，GB/T50065又补充强调：“接地电阻很难降到30Ω以下时，可采用6~8根总长度不超过500m的放射形接地极或采用连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式”。GB50169《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》的要求一致。 

2）变电站的接地网,应与110kV及以上架空线路的地线直接相连,并应有便于分开的连接点。6kV~66kV架空线路的地线不得直接和变电站配电装置架构相连。变电站接地网应在地下与架空线路地线的接地装置相连接,连接线埋在地中的长度不应小于15m。
（3）地线支架一侧地线架设OPGW复合光缆地线时,两侧变电站进出线段各3基铁塔的工频接地电阻要求雷季土壤干燥时均应小于5Ω。
（4）安装在架空线路上的110kV及以上电缆终端头，电缆金属护层与架空地线的接地装置难以分开时，两者合一接地体，接地电阻不大于4Ω。

2、 杆塔自然接地体及人工接地装置的工频接地电阻计算

送电线路的杆塔接地,应首先考虑充分利用其本身的自然接地体 (包括铁塔基础、 钢筋混凝土杆埋人地中的杆段及其底盘、拉线盘等) , 在自然接地体不能满足要求时,才考虑补充敷设人工接地装置。因此, 接地设计一般均按如下两步来考虑: ①利用自然接地体; ②在自然接地体不能满足要求的情况下, 可于基础坑中围绕杆塔基础添加环形接地带, 或于地表面再添加浅埋(一般埋深为0.3~0.6m)的接地带、管等接地装置。
（1）土壤电阻率的判定
在工程设计中,往往根据工程习惯的土壤分类方法, 对各类土壤的电阻率也进行了分类, 现列于下表以供参考。

（2）.简单人工接地体工频接地电阻计算

人工接地装置一般均由垂直埋设的管、水平敷设的带和环等一些简单的接地体组合而成。
 1）杆塔水平接地装置的工频接地电阻可利用 下式计算 

2）垂直接地极的接地电阻可利用下式计算
当 l≥d 时 

 

3)各种型式接地装置工频接地电阻的简易计算式列于下表 

二、接地型式、接地体选择及敷设接地体时注意事项。
   杆塔接地装置应根据实际地形地貌采用合适的接地型式。常见的几种接地形式大致分为水平接地极和垂直接地极。水平接地极最常见得两种就是环形和放射型。水平接地极适用于空间开阔地区，水田及耕地则必须采用环形接地装置。垂直接地极适用于城市中道路旁、中间绿化带等狭隘地区。

   
    当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时,垂直接地极的间距不应小于其长度的 2倍;水平接地极的间距不宜小于5m。
    接地体的截面积及断面形状对接地电阻值影响不大,因此,接地体材料规格的选择主要考虑腐蚀及机械强度的需要。 接地体的材料一般采用钢材。人工接地体,水平敷设的可采用圆钢、扁钢;垂直敷设的可采用角钢、钢管、圆钢等。接地装置(包括接地体和接地引下线)的导体截面,应符合热稳定与均压的要求,且不应小于下表所列规格。敷设在腐蚀性较强场所的接地装置,应根据腐蚀的性质采取热镀锡、热镀锌等防腐措施, 或适当加大截面 。目前在实际线路工程中, 对非腐蚀性地区,一般采用θ10圆钢作接地体,而接地引下线则采用θ12圆钢。

钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间, 宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋如上下已用绑扎或焊接连成电气通路, 非预应力钢筋可兼作接地引下线 。利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土杆, 其钢筋与接地螺母、铁横担或瓷横担的固定部分应有可靠的电气连接 。外敷的接地引下线可采用镀锌钢绞线,其截面不应小于25mm2。 接地体引下线的截面不应小于上表的规定。

  接地装置的连接应严密可靠,除必须断开处以螺栓连接外, 均需焊接。如采用搭接焊, 其搭接长度,圆钢为直径的6倍,并双面施焊;扁钢为带宽的2倍,并四面施焊。接地装置的接地引下线与杆塔的连接最好不少于两处, 其连接方式如下图。
   

在铺设放射线时，塔附近有路、地下电缆、光缆等障碍物时，接地装置射线需朝远离障碍物的方向铺设。接地体边框与基础立柱的最小距离应0.5m。验收时应保证实测电阻值乘以土壤季节系数后不大于允许工频接地电阻值。山坡上的接地沟应改为沿等高线开挖以免冲刷，回填土应清除石块杂物并夯实。铁塔接地装置与临近设施接地体接近时，为防止反击，两接地体最近距离不宜小于 5m。接地引下线采用热镀锌θ12的圆钢， 接地体采用热镀锌圆钢。 接地引下用θ12的圆钢长度不够时，应根据实际情况加长。全部联结处均双面焊接，其搭焊长度不小于100mm，对埋地圆钢接头处应采取防腐措施.接地引下线两孔均应加装螺栓、螺母及垫片，其中垫片与螺母之间各应加装一个弹簧垫圈。接地螺母应具有可拆卸防盗功能。 

三、降低杆塔接地电阻的措施

（1）做好杆塔接地设计
 在线路可行性研究、初步设计选线阶段。设计单位水文气象专业人员要到线路所在地区气象台（站）调查线路沿线雷电活动情况及附近已投运输电线路运行情况。在线路路径选择时尽量避开雷电活动频繁地段。合理确定路径方案。
 线路施工图终勘定位阶段。测量专业需对杆塔逐基实测土壤电阻率，为合理设计杆塔接地装置提供准确资料。线路电气专业需结合电网最大运行方式下的接地短路电流计算设计，并根据土壤电阻率数据仔细校核接地装置的接地效能与稳定性确定最适合现场情况的接地形式。
 （2）降低杆塔接地电阻的措施。
 通常情况下，在土壤电阻率较高的地区，可选择以下接地装置降低杆塔的接地电阻。
 1）放射形接地方式。对于地形开阔、不受限制的地段采用6~8根总长不超过500m的放射形接地体,呈均匀散射形。也可在放射线上并联短的接地体。并联接地体之间的最小距离不小于5m.。放射线铺埋沿线接地槽的四周要尽量铺直延伸。在山坡、斜坡处，设计埋深宜比正常埋深加大0.1-0.2m。接地槽的截面在施工时尽量达到矩形，且回填土须填实。
 2）连续伸长接地体方式。沿线路在地中埋没1—2根接地线，将杆塔的接地装置逐塔连接起来，即将高、低士壤电阻率区域连接起来。其主要作用一是加强线路防雷系统的场强。二是提高对雷电流的分流作用。可提高杆塔绝缘的耐雷水平约10%~20%，但受地形限制，该方式操作性不强。
 3）外引接地方式。对于地形受限制的岩石处基础。如果附近有较低的土壤电阻率地段，可采用外引接地型式。同时配合使用降阻剂，将接地线引至土壤电阻率较低的地方接地，但引伸射线长度不宜超过60m。
 4)复合接地方式。对于地形受限制的岩石基础。如果采用外引接地型式依然无法达到接地电阻要求的。可采用垂直电极 水平射线的复合接地方式。
 5)换土方式。将高土壤电阻率的土壤换为低土壤电阻率的土壤。适当加大开挖槽,在槽的四周铺垫低电阻率的土壤。使接地体与低电阻率土壤充分接触。沟槽内土壤须填实。对冻土进行处理 ，在冬天往接地点的土壤中加泥炭，防止土壤冻结，或者将接地体埋在冻土层以下。  
 6)物理接地模块。接地模块是一种内防腐外降阻的物理接地模块复合接地体，内为金属支架电极芯。由高铝硅酸盐凝同成防腐体，再与电极导电材料和电解质导电物的高铝硅酸盐混凝成物理接地预制模块。
（3）加强工程施工管理与日常运行维护
1）施工单位要严格按照没计图纸进行施工。从材料的选择、接地装置的布置，到接头的焊接质量、回填土等每一个环节都要严格把关，保证施工质量。同时加强工程监理，对施工全过程实施全程监督。
2）运行维护部门要定期对杆塔接地装置进行巡视检查，加强运行维护，及时进行消缺处理。定期进行杆塔接地电阻的测量，对不满足设计要求接地电阻值的接地装置要及时进行维护和改造保证输电线路杆塔的接地装置处于良好的运行状态。

           

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