CN102593618A

CN102593618A - 降低输电线路杆塔跨步电压的接地方法

Info

Publication number: CN102593618A
Application number: CN2011103955538A
Authority: CN
Inventors: 李景禄; 易小飞; 廖志华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-03
Filing date: 2011-12-03
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种新的安全型输电线路杆塔接地方法，它是由上层铺设油毡绝缘层与下层铺设立体环状接地体的方法降低输电线路杆塔跨步电压以及接触电压造成的危害。立体环状接地体由上层圆柱状接地体（4）、中层垂直连接体（5）、底部圆环（6）以及圆环结构外围焊接水平放射极（7）构成。此法有效减小散流电阻；环状内部填充GPF—94降阻剂可改善土壤参数，降低接地电阻，增大了接地体的有效截面，起到较好的均压作用。水平放射极，能更好地进行散流。在外围接地均压体距地表0.8米处铺设油毡绝缘层，增大了跨步电压允许值，减小了流过人体的电流值。本发明具有底层散流均压效果好、适用范围广、施工方便、耐腐蚀、安全可靠的优点。

Description

降低输电线路杆塔跨步电压的接地方法

技术领域

本发明主要涉及降低输电线路杆塔附近跨步电压以及接触电压领域，特指一种可以降低输电线路杆塔跨步电压及接触电压的接地方法。

背景技术

随着电网的输送容量不断的增大，输电线路故障时的短路电流也不断增加。架空输电线路会在雷击，各种内过电压、污闪和鸟室等情况下发生绝缘子接地短路故障，由于土地资源的限制杆塔接地降阻越来越困难，当接地短路电流经接地装置入大地时，会造成杆塔接地装置地电位升高，在杆塔相应部位形成危险的跨步电压以及接触电压，若跨步电压超过某一数值，就会导致人体的触电事故危及人身安全。有些输电线路不可避免地要穿越城镇、工厂、居民区和学校附近等行人密集地区，这样附近居民的人身安全则存在很大的潜在危害。

本发明专利针对降低输电线路杆塔附近跨步电压以及接触电压方面有较大的实际应用价值，同时对人身的安全也起到较好的保护作用。

发明内容

[0003] 本发明针对当接地短路电流经接地装置入地时，输电线路杆塔接地装置附近跨步电压以及接触电压过高引起的上述危害，提供一种可以降低输电线路杆塔接地装置附近跨步电压以及接触电压，同时也可减小输电线路接地电阻的一种新的接地均压方法。

为解决上述当接地短路电流在经接地装置入地时，输电线路杆塔杆塔附近跨步电压以及接触电压过高问题，本发明提供一种新的接地均压方法，它在外围接地均压装置距离地表0.8m处铺设油毡，增大跨步电压的允许值，减小流经人体的电流值；杆塔基础采用立体环状接地体，既减小了散流电阻，又增大了散流截面，上下配合来解决上述问题。

本发明的技术方案为：

1）立体环状接地体，采用上层圆柱状接地体，中层垂直连接体，底部圆环以及圆环结构外围焊接水平放射极，如图2所示。

由于上层为圆柱状结构，为了计算方便，可以简化为一个规则的圆柱形接地电极来求解，如图3所示，整个接地装置添加降阻剂后等效模型示意图如图4所示。

设圆柱的高度为，直径为

Figure 2011103955538100002DEST_PATH_IMAGE002

，经它流入地中的电流为，电极处于均匀无限大的介质中。在近似计算中可忽略端部效应而认为流入地中的电流沿圆柱表面均匀分布，也就是说，沿圆柱高度流散的电流密度

为

根据图5，不难写出以圆柱坐标

所表示的空间任一点

的电位为

由上式可得出在圆柱形接地电极在空间各个点的电位。为了提高计算精度，还可在假定电流均匀分布的基础上采用平均电位法，即用导体各点电位的平均值作为导体的电位。令，用变量

取代

，对变量由零积分到

。再用

去除，即可得导体的平均电位

为

因此，用平均电位法所得到的电极的接地电阻为

接地体实际上处于地表下，有一定的埋深，地表面的影响不能忽略。此时地表面成为全空间的平分面，我们把这样的问题称为半空间问题。由于在地表面与空气的分界面上，除电流流入点外，电流密度函数满足：

这相当于在地表面的上面有一个与接地装置关于地表面对称的电流源，并且充满电阻率为

的媒质。由于电流源是假想的，被称之为镜像电流源，这种处理地表面的影响的方法被称之为镜像法。

接地装置的电流场是在充满电阻率为的媒质的空间中的两个共轴相对的接地体的电流场的地平线下的一半，如图6所示。略去复杂的计算和推导过程，并在处理时做相应的简化，同时参考了一些相关的经验公式，提出了较为简约形式的接地电阻计算公式：

再考虑添加GPF-94高效膨润土降阻防腐剂的降阻作用，该降阻剂埋入土壤后，可扩散并利用横向短接地体连接到周围原状土层和岩层的裂缝中，起到改善周围土壤电阻率的作用。根据以往的试验数据和使用经验，可用一个降阻系数

来表示降阻剂的降阻效果，GPF-94高效膨润土降阻防腐剂应用于杆塔基础降阻装置中降阻系数与降阻剂层厚度

(cm)的关系表达式为：

则使用降阻剂后的接地电阻值为：

由上式可知，在使用圆环状结构和内部填充填充GPF—94降阻剂以后，接地电阻明显减小，在一基杆塔中，最后的接地电阻为4个塔腿的并联值，考虑屏蔽效果，引用屏蔽系数。杆塔的接地电阻为

根据上述上层圆柱状接地体，当接地短路电流在经接地装置入地时，有效的减小了散流电阻，同时有效增大了散流截面，还使得入地点电流能够更为均匀地扩散，改善了杆塔基础周边的电位分布。

立体圆柱内部填充GPF—94降阻剂，不仅改善了杆塔接地装置附近土壤的土壤参数，降低了杆塔接地装置的接地电阻，增大了接地体的有效截面，起到很好的均压作用，同时还能降低接地体的腐蚀速率，延长接地装置的使用寿命。

2）底部圆环水平放射式结构，即底部圆环外围焊接六个等间距等长的水平放射极。

3）内环的四个立体环状接地体连接一起构成整个内环结构。

4）外围接地体，在外围接地体距地表0.8米处铺设油毡，油毡向外宽度为1.2m，向内宽度为1.0m，既增大了跨步电压允许值，又减小了流过人体的电流值。

在输电线路杆塔的外围接地体附近，由于泄放电流比较集中，所以在此处遭受跨步电压事故的概率较大，当发生跨步电压事故时，最关切的问题是流经人体心脏的电流的大小。发生跨步电压触电时，我们可以用图7所示的等效电路来模拟。由图7可知，在跨步电压触电时人体两脚之间的跨步电压为：

上式中为一只脚到另一只脚的人体电阻；

为一只脚的电阻；

为一只脚对另一只脚的互阻。式中

、

、的值基本不会发生太大变化，要减小人体两脚之间的跨步电压值，就必须减小流经人体的电流值。而我们在外围接地均压装置处距地表0.8m处铺设油毡绝缘层就是为了减小流经人体的电流值。当接地短路电流在经接地装置入地时，电流经过接地装置散流，散流时电流向上要透过油毡绝缘层再向上层土壤散流，向下直接通过土壤散流，土壤的电阻为

，油毡绝缘层电阻为

，电流的散流示意图如图8所示，由图可知

由上述三式可知，。从而大大减小了流过人体的电流值，对人身的安全起到较好的防护。

附图说明

图1 接地均压方法对应装置整体结构俯视图

图2 立体环状接地体设计图

图3 立体环状接地体横截面等效示意图

图4 添加降阻剂后等效模型

图5 圆柱形接地装置的分析

图6 接地体与镜像模型示意图

图7 跨步电压触电事故时人体电流计算等效电路图

图8 雷电流经接地装置散流等效电路图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明是由上层铺设油毡绝缘层与下层铺设立体环状接地体的方法相结合来降低输电线路杆塔跨步电压以及接触电压造成的危害。在四个杆塔基础上铺设立体环状接地体（1）并连接构成内环（2），外围接地体（3）单独形成外环构成整座杆塔的接地框架；立体环状接地体（1）由上层圆柱状接地体（4）、中层垂直连接体（5）、底部圆环（6）以及圆环结构外周焊接水平放射极（7）构成；上层圆柱状接地体（4）由圆钢焊接成立体圆柱，中间填充GPF—94系列降阻剂；下层圆环水平放射式结构由底部圆环外围焊接六个等长等间距的水平放射极构成；上层铺设油毡绝缘层的方法为在外围接地均压装置（3）距地表0.8米处铺设油毡绝缘层。

本发明的工作原理为：在杆塔基础周边进行改造，使用立体环状接地体后，当接地短路电流在经接地体入地时，不仅有效减小了散流电阻，而且增大了散流面积，使入地点电流能够更为均匀散流，改善了杆塔基础周边的电位分布均匀度；利用GPF—94降阻剂的吸收性和保水性，不仅改善了杆塔接地装置附近土壤的土壤参数，降低了杆塔接地装置的接地电阻，增大了接地体的有效截面，起到较好的均压作用，同时还能降低接地体的腐蚀速率，延长接地装置的使用寿命。在底层圆环上焊接六个等间距等长度的放射极，当接地短路电流在经接地装置入地时，能更好地对电流进行散流，从而改善接地电极四周的电位分布和电场分布情况。在外围接地均压体距地表0.8米处铺设油毡绝缘层，油毡向外宽度为1.2m，向内宽度为1.0m，既增大了跨步电压允许值，又减小了流过人体的电流值。当接地短路电流在经接地装置入地时，底层加强均匀散流，上层油毡增强了地表的绝缘强度，上下配合，对人身安全起到较好的保护。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，例如改变立体接地体的形状或增加或缩少放射极的数量等，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种新的安全型输电线路杆塔接地方法，它是由上层铺设油毡绝缘层与下层铺设立体环状接地体的方法相结合来降低输电线路杆塔跨步电压以及接触电压造成的危害；在四个杆塔基础上铺设立体环状接地体（1）并连接构成内环（2），外围接地体（3）单独形成外环构成整座杆塔的接地框架；立体环状接地体（1）由上层圆柱状接地体（4）、中层垂直连接体（5）、底部圆环（6）以及圆环结构外周焊接水平放射极（7）构成；上层圆柱状接地体（4）由圆钢焊接成立体圆柱，中间填充GPF—94系列降阻剂；下层圆环水平放射式结构由底部圆环外围焊接六个等长等间距的水平放射极构成；上层铺设油毡绝缘层的方法为在外围接地均压装置（3）距地表0.8米处铺设油毡绝缘层。

2.根据权利要求1所述的降低输电线路杆塔跨步电压的接地均压方法，其特征在于：立体环状接地体上层为圆柱状接地体，不仅有效的减小了散流电阻，同时也增大了散流面积，使入地点电流能够更为均匀散流，改善了杆塔基础周边的电位分布均匀度。

3.根据权利要求2所述的降低输电线路杆塔跨步电压的接地均压方法，其特征在于：在接地体四周施加降阻剂，不仅改善了杆塔周围的接地参数，降低了接地电阻，增大了接地体的有效截面，能起到很好的均压作用，同时还能降低接地体的腐蚀速率，延长接地装置的使用寿命。

4.根据权利要求1所述的降低输电线路杆塔跨步电压的接地均压方法，其特征在于：在底层圆环上焊接六个等间距等长度的放射极，能更好地对故障电流进行散流，从而改善接地电极四周的电位分布和电场分布情况。

5.根据权利要求1所述的降低输电线路杆塔跨步电压的接地均压方法，其特征在于：外围接地均压装置距地表0.8米处铺设油毡绝缘层，油毡向外宽度为1.2m，向内宽度为1.0m，这样既增大了地表跨步电压允许值，又减小了流过人体的电流值。