关于石墨接地在输电线路中的研究与应用

申洁　吴瑞春　吴瑞文

摘 要：雷击是危及输电线路安全可靠运行的主要因素，深入研究输电线路的耐雷水平对保证电力系统的安全可靠运行具有重要的意义。通过降低线路杆塔接地电阻是提高杆塔耐雷水平的基础和有效手段。文章介绍以石墨为原材料制作的新型接地体在输电线路防雷接地的研究应用。该材料较其他接地材料更为经济有效，极具推广运用价值。

关键词：输电线路；接地电阻；石墨接地；节能减排

引言

输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要。由于杆塔接地不良而发生的雷害事故所占线路故障率的比例相当高，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、减少线路雷击跳闸率的主要措施。浙江电力试验研究所提出的新杭220kV线路21年雷击跳闸率变化统计结果表明：“改善接地是最有效的防雷改进措施”。国网公司《架空输电线路管理规范（试行）》对220kV架空输电线路雷击跳闸率的管理目标是小于0.315次/百公里·年。

1 防雷接地体现状

通过调研及相关单位提供的依据表明，目前我国防雷接地体被广泛推广应用的是镀锌钢铁类制品，占市场的99.7%以上。而镀锌钢铁制品不耐腐蚀、易生锈、使接地电阻升高导致雷电事故，使用寿命短（5年左右），更新改造频繁，浪费材料、土地、经费严重，且生产接地体消耗还会排放有毒废液，污染环境，耗能高。另外，目前我国在用钢铁防雷接地体约一亿基，每年因腐蚀、生锈导致失效报废的约4000万基，更新这些失效接地体需要费用600多亿元，征用土地18万亩，少产粮食1.08亿斤；消耗镀锌钢材75万吨，盐酸、硝酸类金属钝化液4.5万吨，液化气22.5万立方米，电37.5万度；排放有毒废液、废气3万吨。还每年造成全国雷电事故数万起，轻则停电、使用户停工停产，重则设备损坏、人员伤亡，直接和间接经济损失巨大，影响了国民经济建设和社会发展。

2 新型石墨接地体

目前的研究表明，以石墨为原材料制作的新型石墨导电板材和电缆属于一种新型非金属导电材料体，该导电体呈惰性，化学稳定性优良，在常温条件下不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀，不生锈，电阻稳定，使用寿命长达30年，且免维护更新改造工程，易加工成型，产品无需钝化和防腐工艺，安全可靠，可广泛在酸性、碱性土壤和高电阻、低电阻土壤以及海滩、湿地、热带地区、寒冷地区使用，并不受环境气候条件的限制。且节能减排、环保、节约材料、经费、土地，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，该新型产品可以作为一种长效绿色经济型防雷接地电极使用。

表1为各种材料接地体的比较：通过表1分析可知：（1）镀锌圆钢、铜包钢和石墨接地极三种材料的接地装置而言，镀锌圆钢属普通金属材料，一次性投资相对较低，铜包钢和石墨接地极作为新材料，材料费用相对较高；（2）铜包钢和石墨接地极由于较耐腐蚀，在维护费和检修费用上相对较低，特别是石墨接地极接地装置，由于在自然界中基本无腐蚀，在总投资上是镀锌圆钢三分之一，是铜包钢的二分之一。（3）石墨接地体材料质量较轻，在山地基础中使用可减少人力运输费用。因此采用石墨接地极在接地装置投资上有很大的经济效益。

3 试验验证

以台州临仙线线路接地为例：该线路多在山地，且山形较高，接地电阻较为复杂，地形条件为丘陵地形，地表面易风化黄砂石，局部岩石地形，土壤电阻率在1000Ω/m左右；故在该线路中选择了3基杆塔选用石墨接地体。

试验方法：（1）挖接地体埋设沟：环铁塔四周挖8×8m的接地体方框埋设沟，在沿东南、东北、西北三个方向分别挖一个20m接地体辐射线埋设沟，辐射线沟引出点与其对用的接地体方框相连，沟深0.4m。

（2）敷设石墨接地体：按沟的路径布置石墨接地体，连接部分需搭接，搭接用导电石墨线捆扎搭接，搭接长度为15-20cm。

（3）埋设：清除沟底的杂草、碎石并把石墨接地体置于沟底部，回填首先接地体周围埋设一层较为好的土壤（山上取表面风化形成的土壤）并夯实，然会回填土夯实。

（4）测量数据：把ZC29B-1型接地电阻测试仪的测试线，用镊子固定在石墨接地体引上线上，并测量数据。最后用固定螺栓固定在铁塔角钢上。

试验结论：接地電阻均符合电力行业标准规定和设计要求，试验合格。

通过上面的安装、试验过程可知，石墨接地体施工安装便捷，采用搭接无需焊接，且挖接地沟长度和深度都不大，相比其他接地体的敷设有明显优势。

4 结束语

研究石墨接地体作为防雷接地电极在电力系统的应用，符合我国节能、减排、环保、高产能的工业发展政策，与我国人多地少、资源匮乏的国情和建设节约型社会的发展战略相符合，具有广泛的经济效益和重要的实际应用价值。

参考文献

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