CN203423264U - 10kV配电网架空线路杆塔的接地装置 - Google Patents

Abstract

一种10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，包括电气设备的接地引下线和埋入地中的金属接地体组，埋入地中的金属接地体组由环绕杆塔、水平埋在地下的铁制环状接地体及垂直埋在地下的至少3根棒状接地极组成，所述的接地极上端弯折后搭接在环状接地体上，接地引下线下端电连接在环状接地体上、上端则连接杆塔。本实用新型的接地装置施工简单，占地少，成本低，可简单易行、经济有效地降低杆塔接地电阻。

Description

10kV配电网架空线路杆塔的接地装置

技术领域

本实用新型涉及一种10kV配电网架空线路杆塔的接地装置（以及公寓住宅中计量装置的接地装置）。 

背景技术

配电网中架空线路分布广泛，运行环境恶劣，极易遭受直接雷击。实际运行经验表明，雷击架空线路造成开关跳闸停电，在配电网的总事故中占很大比例（雷击跳闸占总跳闸次数的60～80%）。同时，雷击线路时产生的雷电过电压沿线路侵入电力设备，又是造成电气设备绝缘损坏的重要因素。因此，配电网中架空线路的防雷至关重要。 

防雷保护，不仅要考虑提高线路的耐雷水平和降低线路的雷击跳闸率，还应考虑综合经济效益。也就是说要根据线路的电压等级、重要程度、所经过地区的雷电活动强弱程度、地形地貌特点以及土壤电阻率情况，经过技术、经济比较，选取较合理的保护方式。 

根据实际运行经验显示，现有防雷措施大致包括如下几类： 

(1)架设避雷线；(2)安装线路避雷器；(3)降低杆塔接地电阻；(4)增设耦合地线；(5)采用消弧线圈接地；(6)提高设备的绝缘水平；(7)采取不平衡的绝缘方法；(8)装设自动重合闸装置线路绝缘具有自恢复性能。以上(1)-(5)项防雷措施都涉及到防雷接地问题；近年来运行实践证明，接地电阻的大小直接影响线路的防雷水平和防雷效果；因此，降低接地电阻是防雷工作的一个重要环节。 

本申请主要探讨如何降低10kV配电网架空线路杆塔的接地电阻问题，如何通过改造接地装置，使接地电阻满足系统对接地电阻的要求，并针对提出相应的解决方案。 

配电网架空线路的防雷接地的意义 

防雷接地(过电压保护接地)是为了消除雷击和内过电压的危险而设，如架空线路上的避雷器、避雷针和避雷线的接地等。接地装置：电气设备的接地引下线和埋入地中的金属接地体组的总和称为接地装置。接地极是接地电流流向土壤的流散件，接地极的金属导体可分为两种：自然接地体和人工接地体。人工接地体 可以水平敷设也可以垂直敷设。钢管或角钢一般是垂直打入地下，圆钢、扁钢一般水平埋入地下。 

不论采用哪种形式的接地方式，都必须满足系统对接地电阻的要求，接地电阻越小，接地的效果就越好。目前，常采用接地方法及存在问题有： 

（1）单条接地极垂直打入地下(钢管、角钢或圆钢，一般接地极的标准长度为2米)，优点是敷设简单，占地少，成本低，缺点是。难于达到系统对接地电阻的要求； 

（2）将圆钢或扁钢焊接成地网水平埋入地下，铺设人工接地网；优点可以达到系统对接地电阻的要求；缺点是敷设较为复杂，占地多，成本高。 

（3)在运行过程中发现原有地网中的接地电阻不能达到系统对接地电阻的要求时主要采取：延长接地极法、在土壤里添加降助剂、更换土壤法以及外引接地法等。由于在配电网线路网架结构已基本成型的前提下，更换土壤和添加降助剂已不现实，多数杆塔又位于农村耕地中，基于青赔问题，征地太难，根本就不能进行地网重建，对于居民区的开挖就完全不现实，延长接地极成本太高，效果又不一定会明显，此法所采用的垂直接地体长度，视地质条件一般为5～10米，再长时则效果不明显，且给施工带来困难，综上，该四种方法已经难以实施。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题,就是提供一种10kV配电网架空线路杆塔的接地装置,采用本实用新型的接地装置,可简单易行、经济有效地降低杆塔接地电阻。 

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是： 

一种10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，包括电气设备的接地引下线和埋入地中的金属接地体组，其特征是：所述的埋入地中的金属接地体组由环绕杆塔、水平埋在地下的铁制环状接地体及垂直埋在地下的至少3根棒状接地极组成，所述的接地极上端弯折后搭接在环状接地体上，所述的接地引下线下端电连接在环状接地体上、上端则连接杆塔。 

所述的环状接地体为扁钢制成。 

所述的接地极垂直长度为2米（一般接地极的标准长度），数量为5根。 

所述的接地极与环状接地体采用防锈螺栓连接或搭接焊接，采用搭接焊接 时，对圆钢来讲，搭接的长度为其直径的6倍，并双面焊接，扁钢的搭接长度为其宽度的2倍，并四面焊接。 

上述接地装置的敷设方法，包括以下步骤： 

1、环状接地体的内沿应距杆塔30-50cm，且埋设深度在25-35cm；接地极部分埋设深度应为L=1.8-2.2m（最佳2m）、直径取Φ=18-20mm（最佳19）接地极。 

2、应先埋设接地极，再埋设环状接地体，并现场焊接完成，保证环状接地体规整、无尖端。 

3、接地极与环状接地体应焊接，焊接应采用搭接焊接，对圆钢来讲，搭接的长度应为其直径的6倍，并应双面焊接，扁钢的搭接长度应为其宽度的2倍。并应四面焊接；焊口质量应符合要求不得有虚焊、假焊现象，如该连接处如不宜焊接，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。 

4、接地引下线与杆塔的连接应用镀锌栓连接，应接触良好，以便于打开测量接地电阻。 

5、对焊口要涂沥青进行防腐处理，对接地引下线，要从与水平接地体连接处直到与杆塔的连接螺栓处，全部刷沥青，或防锈漆和黑漆进行防腐处理，因为这部分由于防腐电位的不同最容易发生化学腐蚀。 

6、回填，当接地体全部焊接完毕，防腐措施也施工完毕，经检查验收合格后，才能开始回填，回填要用细土回填，回填土内不得有石块和建筑垃圾等，外取的土不得有较强的腐蚀性；在回填土时应分层夯实，不准用砂石回填。 

7、地面处理，在回填完毕后．如是处于山坡，或斜坡地带，为了防止雨水冲刷造成水土流失，应在回填完毕后的地表栽植草皮进行保护。 

8、全部施工完毕后，经过7天再测接地电阻看是否达到设计要求。 

有益效果：采用本实用新型的接地装置及其敷设方法，施工简单，占地少，成本低，可简单易行、经济有效地降低杆塔接地电阻。 

附图说明

图1为本实用新型的10kV配电网架空线路杆塔避雷器的接地装置实施例的主视图； 

图2为图1的俯视图； 

图3为图1的仰视图； 

图4为放射形接地体和环状接地体两种接地方式的接地电阻变化趋势图； 

图5为不同接地极数量杆塔接地电阻变化趋势图； 

图6为不同深度杆塔接地电阻变化趋势图。 

图中：1-环状接地体，2-接地极，3-接地引下线。 

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型的10kV配电网架空线路杆塔避雷器的接地装置最佳实施例，包括电气设备的接地引下线3和埋入地中的金属接地体组，埋入地中的金属接地体组由环绕杆塔、水平埋在地下的铁制环状接地体1及垂直埋在地下的5根棒状接地极2组成，接地极2的上端弯折后搭接在环状接地体1上，接地引下线3的下端电连接在环状接地体1上，环状接地体为扁钢制成，接地极垂直长度为2米。 

降低防雷接地电阻的方案探索 

对一般高度的杆塔，降低杆塔的接地电阻是提高线路耐雷水平，减少雷击跳闸率最经济有效的方法。尤其在电阻率ρ≤300Ω·m的土壤中，降低接地电阻较易，投资少。但在高土壤电阻率地区，应采用多根放射形或连续伸长形接地体。按规定，每基杆塔的工频接地电阻，在解开避雷线时，在潮湿或干燥情况下，都不应超过表1所示数据。 

表1线路杆塔工频接地电阻 

根据电压等级的要求和土壤电阻率的不同，接地体的形式也是多种多样的，一般有以下几种： 

①一字形接地体：采用一至数条接地带敷设在接地槽中，一般应用在土壤电阻率较小的地区和电压等级较低的线路；包括公寓住宅中计量装置。 

②环状接地体：是用扁钢围绕杆塔构成的环状接地体，通常用于输电线 路，可以改善接地点土壤的电场分布。 

当利用了自然接地体后仍不满足接地电阻要求值时，应埋设人工接地体；而对于无自然接地体可利用的场所，就必须埋设人工接地体了。 

根据上述设计对比探索方案为： 

（1）接地极根数n=3时，一字与环形埋设的杆塔接地电阻变化趋势。 

根据上述接地形式，选取不同地点的不同线路的5个直线、转角杆分别实施两种接地极接地，深度埋设均为2米，进行接地电阻测量，得到下表： 

杆塔接地电阻测量统计表 

依据上表，做出两种接地方式的接地电阻变化趋势图图4，由图4可见，环形敷设杆塔接地电阻明显比一字敷设低得多，防雷效果也会较好。 

（2）接地极根数分别n=1（单根）、3、4、5、6、8时，环形埋设的接地电阻变化趋势。 

根据上述接地形式，选取3个杆塔（水泥杆）分别实施接地极接地，深度埋设均为2米，进行接地电阻测量，得到下表： 

杆塔接地电阻测量统计表 

依据上表，不同接地极数量杆塔接地电阻变化趋势图如图5。 

由图5可见，随着接地极数量的增加，接地电阻呈现降低趋势，但在大于5以后，变化又已趋于平缓，再增加接地极数量，接地电阻不再降低。由此可见，当接地极数两n=5时，接地电阻值为最小。 

（3）接地极根数n=1时，接地极需要打入地下多深才可以相当于n=5，深度为2米的环形敷设接地极的电阻值。 

根据方案（2）的数值为基准，埋设深度从2米至6米（已较难实施）进行接地电阻测量，得到下表： 

杆塔接地电阻测量统计表 

不同深度杆塔接地电阻变化趋势见图6. 

由上表和图6可知，单根接地极埋深为4米时，只有一组接地电阻小于参考值，其它三组均大于参考值，且埋深4米对于施工来讲，已较难操作，成本较高，经济性差。再者考虑接地极与土壤接触面积，以及放电瞬间要求泄电通道越短越好，因此，延长接地极降低接地电阻以达到释放雷电流的做法不经济、不够安全。 

结论 

经上述试验论证，当n=5时，采取环形敷设接地极能够有效的降低防雷接地的接地电阻值，而且此方法简单易行，对于线路防雷接地整改及新装都无需大范围开挖土地，较之敷设地网成本要低很多，经济性好，较之延伸单根接地极深度来讲，其安全性可靠性要高很多，因此，本文认为此种方法，无论从其可靠性、安全性、还是从其经济性，操作性方面都不失为一种值得大力推广应用的配电网线路杆塔防雷接地改造新方法。 

本实用新型的10kV配电网架空线路杆塔避雷器的接地装置的施工方法，包括以下步骤： 

1、环状接地体的内沿应距杆塔30-50cm，且埋设深度在25-35cm；接地极部分埋设深度应为L=1.8-2.2m（最佳2m）、直径取Φ=18-20mm（最佳19）接地极。 

2、应先埋设接地极，再埋设环状接地体，并现场焊接完成，保证环状接地体规整、无尖端。 

3、接地极与环状接地体应焊接，焊接应采用搭接焊接，对圆钢来讲，搭接的长度应为其直径的6倍，并应双面焊接，扁钢的搭接长度应为其宽度的2倍。并应四面焊接；焊口质量应符合要求不得有虚焊、假焊现象，如该连接处如不宜焊接，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。 

4、接地引下线与杆塔的连接应用镀锌栓连接，应接触良好，以便于打开测量接地电阻。 

5、对焊口要涂沥青进行防腐处理，对接地引下线，要从与水平接地体连接处直到与杆塔的连接螺栓处，全部刷沥青，或防锈漆和黑漆进行防腐处理，因为这部分由于防腐电位的不同最容易发生化学腐蚀。 

6、回填，当接地体全部焊接完毕，防腐措施也施工完毕，经检查验收合格后，才能开始回填，回填要用细土回填，回填土内不得有石块和建筑垃圾等，外取的土不得有较强的腐蚀性；在回填土时应分层夯实，不准用砂石回填。 

7、地面处理，在回填完毕后．如是处于山坡，或斜坡地带，为了防止雨水冲刷造成水土流失，应在回填完毕后的地表栽植草皮进行保护。 

8、全部施工完毕后，经过一定时间（7天）再测接地电阻看是否达到设计要求。 

Claims (4)

1.一种10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，包括电气设备的接地引下线和埋入地中的金属接地体组，其特征是：所述的埋入地中的金属接地体组由环绕杆塔、水平埋在地下的铁制环状接地体及垂直埋在地下的至少3根棒状接地极组成，所述的接地极上端弯折后搭接在环状接地体上，所述的接地引下线下端电连接在环状接地体上、上端则连接杆塔。

2.根据权利要求1所述的10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，其特征是：所述的环状接地体为扁钢制成，所述的接地极垂直长度为2米，数量为5根。

3.根据权利要求2所述的10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，其特征是：所述的接地极与环状接地体采用防锈螺栓连接或搭接焊接。

4.根据权利要求3所述的10kV配电网架空线路杆塔的接地装置，其特征是：采用搭接焊接时，对圆钢来讲，搭接的长度为其直径的6倍，并双面焊接；扁钢的搭接长度为其宽度的2倍，并四面焊接。

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