TWM601920U

TWM601920U - 鐵塔之接地電阻裝置及具有低接地電阻裝置之鐵塔

Info

Publication number: TWM601920U
Application number: TW109207836U
Authority: TW
Inventors: 許國隆; 陳武昌; 廖吉義; 許文; 鄭文根; 林孟崑; 劉秋陽; 尤子瑋; 黃隆全; 曾國光; 陳彥瑋; 潘勇霖; 廖迦勒; 許瑞麟
Original assignee: 台灣電力股份有限公司
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2020-09-21

Abstract

本創作係一種鐵塔之接地電阻裝置及具有低接地電阻裝置之鐵塔，係主要將一接地電阻裝置電性連接於鐵塔的塔腳與接地極之間，且該接地電阻裝置用以包覆金屬本體包覆層的電阻係數低於鐵塔所在地的土壤的電阻係數，故可藉由調高該包覆層的包覆半徑，使得該包覆層的電阻佔總接地電阻(含大地無窮遠處電阻)九成以上，加上該包覆層的電阻係數較大地電阻係數來得低，而大幅降低總體接地電阻，且施作低成本，具高性價比。

Description

鐵塔之接地電阻裝置及具有低接地電阻裝置之鐵塔

本創作係關於一種接地電阻裝置，尤指一種鐵塔之接地電阻裝置。

近來發現電塔逆閃絡現象增多，研判應是因氣候變遷，雷電電壓增高，當電擊電塔頂端後，所產生的雷擊電流因無法及時透過電塔的接地結構排除，而於電壓礙子兩端形成壓降，此壓降又超過閃絡電壓所致。

因為逆閃絡現象發生，會中斷電力供給，故必須解決及降低逆閃絡現象次數，確保供電順暢。

中國公開第CN 105514630 A號專利發明專利揭露一種低阻抗吸收式接地裝置，其包含有第一電極及第二電極，均埋設於地下；其中該第二電極埋在地下深度大於第一電極埋在地下深度，使用雷電流與遠處零電位點的電位差形成電容效應，降低雷電流釋放的阻抗，讓雷電流順利入地。

然而，施作前揭中國發明專利的接地裝置，必須分別丈量第一電極與第二電極的設置深度，並分次埋入，施作的成本及費用均並不低廉，非為最佳接地裝置。

又中國公開CN 109586226 A號發明專利揭露一種抑制輸電線路雷擊時鐵塔塔頭過電壓的方法，其將一同軸式架空電纜線、一低阻抗的同軸電纜引下線及一地面避雷器依序連接並安裝在鐵塔上，最後將地面避雷器與地網連接；如此，當雷擊到同軸式架空電纜線上時，雷電流即依序通過該同軸式架空電纜線、該同軸電纜引下線、該地面避雷器及地網，最終流入地下，以減少塔頭放雷及絕緣子放電閃絡的故障。

然而，由前段中國專利技術內容可知，必須於鐵塔的塔頂架設該同軸式架空電纜線，並以一同軸電纜引下線連接至地面避雷器；因此，施作此一技術要付出更多裝置成本與施作成本，非為最佳接地裝置。

有鑑於前揭鐵塔之接地電阻裝置的缺陷，本創作的主要目的係提出一種新的鐵塔之接地電阻裝置及具有低接地電阻裝置之鐵塔。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令鐵塔之接地電阻裝置包含有：一金屬本體；以及一包覆層，係包覆該金屬本體，並具有一電阻係數；其中該包覆層的電阻係數係低於待埋入之土壤層的電阻係數。

由上述說明可知，本創作的接地電阻裝置係主要以電阻係數比鐵塔所在地的土壤的電阻係數低的包覆層來包覆其金屬本體，如此可藉由調高該包覆層的包覆半徑，使得該包覆層的電阻佔總體接地電阻含大地無窮遠處電阻九成以上，加上該包覆層的電阻係數較大地電阻係數來得低，而能大幅降低總體接地電阻；因此，當鐵塔遭受雷擊時，本創作的接地電阻裝置可降低雷擊能量避免逆閃絡破壞礙子絕緣能力導致停電的機率，且整體施作成本低廉、性價比高。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該具有低接地電阻裝置之鐵塔包含有：一鐵塔本體，係包含有四塔腳；多個接地極，係用以插入該鐵塔本體所在地的土壤裡；以及一接地電阻裝置，係電性連接於該些塔腳與該些接地極，並用以被埋在該鐵塔本體所在地的土壤裡；其中該接地電阻裝置包含有：一金屬本體，係電性連接至該些塔腳及該些接地極；以及一包覆層，係包覆該金屬本體，並具有一電阻係數；其中該包覆層的電阻係數係低於待埋入之土壤層的電阻係數。

由上述說明可知，本創作具有低接地電阻裝置之鐵塔係主要將一接地電阻裝置電性連接於鐵塔的塔腳與接地極之間，且該接地電阻裝置用以包覆其金屬本體之包覆層的電阻係數低於鐵塔所在地的土壤的電阻係數，故可藉由調高該包覆層的包覆半徑，使得該包覆層的電阻佔總體接地電阻(含大地無窮遠處電阻)九成以上，加上該包覆層的電阻係數較大地電阻係數來得低，而能大幅降低總體接地電阻(含大地無窮遠處電阻)；因此，本創作鐵塔具有低接地電阻特性，而當遭受雷擊時，就可降低雷擊能量避免逆閃絡破壞礙子絕緣能力導致停電的機率，且施作成低廉、性價比高。

本創作係提出一種新的鐵塔之接地電阻裝置，以下謹以多個實施例配合圖式詳加說明本創作的技術內容。

首先請參閱圖1A及圖2A所示，為本創作具有低接地電阻裝置1的第一實施例，其包含有一鐵塔本體10、多個接地極30及一接地電阻裝置20。

上述鐵塔本體10係為高壓鐵塔，具有四支塔腳11；於本實施例，此四支塔腳11係固定於地面上。

上述接地極30係呈一棒狀，係分別插設在對應塔腳11設置的地下土壤內，具低電阻及良好的導電特性。

上述接地電阻裝置20係埋入四支塔腳11包圍的土壤內，並包含一金屬本體21及一包覆層22；其中該包覆層22係用以包覆該金屬本體21，並具有一電阻係數，該電阻係數係小於鐵塔本體10所在地的土壤的電阻係數；於本實施例，該金屬本體21包含有多條金屬線211，各該金屬線211的第一端係電性連接至對應的塔腳11，而另一端則電性連接於對應的接地極30，又該包覆層22可為一黏質土，該黏質土的電阻係數較於卵礫石夾粗砂土層或乾、濕黃土礫石層的電阻係數來得小。

再請參閱圖1B及圖2B所示，為本創作具有低接地電阻裝置1的第二實施例，其大多結構與第一實施例相同，惟該接地電阻裝置20’的金屬本體21係進一步包含有一金屬網212，該金屬網212係與該些金屬線211連接，並同樣由包覆層22所包覆；於本實施例，該金屬網呈方形，故該些金屬線211的第二端共同連接至該金屬網212的四個角落，但不以此為限。因此，該金屬網212也同樣埋入四支塔腳11所包圍的土壤內。

再請配合圖3A所示，上述接地電阻裝置20、20’的金屬線211或金屬網212均由低電阻係數的包覆層22予以包覆，並一同埋入於土壤中。較佳地，該金屬本體為21一銅線，而該低電阻係數包覆層22可為低電阻係數的土壤，例如黏質土等。

請參閱圖3B所示，為方便施工，可預先於鐵塔四支塔腳11所包覆的土壤40地面上挖出對應金屬線211及金屬網212的渠溝41，再鋪上一低電阻係數的介質材料22’後，將金屬線211及金屬網212放置於其上，最後同樣將低電阻係數的介質材料22’覆蓋在該金屬線211及金屬網212上，同樣使得該金屬線211及金屬網212包覆有低電阻係數包覆層；較佳地，該金屬本體21為一銅線，而該低電阻係數包覆層可為低電阻係數的介質材料22’，例如黏質土等。

以下進一步說明本創作降低總接地電阻的原理，由電場公式

；其中ρ：包覆層電阻係數；J：電流密度；I：雷擊電流，推導出電壓公式

，其中當包覆層達一定厚度以上(即：r _change/ r _conductor~7以上)，即可將包覆層的最外層視為接近於∞，而包覆層的電阻係數即可視為一常數；如此，可再由該電壓公式分別計算出該包覆層的電壓

與該金屬本體的電壓

後；可進一步由包覆層與金屬本體的電壓差值除上雷擊電流[(V _change/V _conductor)/I]，即獲得包覆層與金屬本體的電阻差值：

；因此，當包覆層半徑夠大(即依據圖4的量測數據：r _change/r _conductor~7以上)時，可簡化該電阻差值為：

，由於金屬本體半徑為固定，故此一電阻差值即達到穩定值，完全與圖4所量測數據相符。因此，當本創作的包覆層半徑夠大(夠厚)，其電阻值會佔總接地電阻(含大地無窮遠處電阻)九成以上，再加上包覆層為低電阻係數，故本創作的總接地電阻相較直接將接地極插入土壤的總接地電阻(含大地無窮遠處電阻)大幅降低，而不必再思考如何改善大地無窮遠處電阻，也能大幅降低總接地電阻。

本創作調整如圖2B中包覆層22與金屬本體21之半徑比值為7，並實際埋入屏東長治線上編號為#65、＃66、＃67的三座鐵塔所在地的土壤40內，並進行測試，測試結果如下表一所示，各鐵塔本體於安裝本創作接地電阻裝置20前後的各塔腳11(A腳、B腳、C腳、D腳)的總體接地電阻均已明顯降低；同樣再於屏東內埔線上的編號為＃37、＃38、＃39的三座鐵塔所在地的土壤內，並進行測試，測試結果如下表二所示，各鐵塔於安裝本創作接地電阻裝置20前後的各塔腳11(A腳、B腳、C腳、D腳)的總體接地電阻也同樣明顯降低。表一(地質A：卵礫石夾粗砂土層)

塔號	地質	乾濕程度	改善前電阻(Ω)	改善後電阻(Ω)
A腳	B腳	C腳	D腳	A腳	B腳	C腳	D腳
＃65	A	乾	26	18	21	8.0	4.9	4.9	4.9	4.9
＃66	A	乾	28.5	13	15	20.5	5.6	5.5	5.6	5.6
＃67	A	乾	38	34	24	17	7.3	7.3	7.3	7.3

表二(地質B：黃土夾礫石層)

塔號	地質	乾濕程度	改善前電阻(Ω)	改善後電阻(Ω)
A腳	B腳	C腳	D腳	A腳	B腳	C腳	D腳
＃37	B	乾	23	24	21	18	7.8	8.0	7.9	7.8
＃38	B	乾	20.5	4.95	16.5	4.90	4.9	4.9	4.8	4.85
＃39	B	濕	12	14	15	11	3.2	3.5	3.5	3.1

由上述說明可知，本創作具有低接地電阻裝置之鐵塔係主要使用一接地電阻裝置，該接地電阻裝置電性連接於鐵塔的塔腳與接地極之間，且該接地電阻裝置用以包覆金屬本體包覆層的電阻係數低於鐵塔所在地的土壤的電阻係數，故可藉由調高該包覆層的包覆半徑，使得該包覆層的電阻佔鐵塔總體接地電阻約九成，而大幅降低鐵塔總體接地電阻；如此，當鐵塔遭受雷擊時，就可降低雷擊能量避免逆閃絡破壞礙子絕緣能力導致停電的機率。再者，由於本創作的包覆層可直接使用低電阻係數的土壤，施工時只要挖好溝渠，將金屬本體放入後再以相同的低電阻係數的土壤掩埋，即完成施工，只需要準備足夠的金屬線即可，有效減低施作成本。

以上所述僅是本創作的實施例而已，並非對本創作做何形式上的限制，雖然本創作已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

1:鐵塔 10:鐵塔本體 11:塔腳 20:接地電阻裝置 20’:接地電阻裝置 21:金屬本體 211:金屬線 212:金屬網 22:包覆層 22’:介質材料 30:接地極

圖1A：本創作具有低接地電阻裝置的第一實施例的一立體外觀圖。圖1B：本創作具有低接地電阻裝置的第二實施例的一立體外觀圖。圖2A：圖1A中接地電阻裝置的一俯視平面圖。圖2B：圖1B中接地電阻裝置的一俯視平面圖。圖3A：本創作接地電阻裝置的一局部剖面圖。圖3B：本創作接地電阻裝置的另一局部剖面圖。圖4：本創作接地電阻裝置之半徑比值與電阻比值的一關係曲線圖。

1:鐵塔

10:鐵塔本體

11:塔腳

20:接地電阻裝置

30:接地極

40:土壤

Claims

一種鐵塔之接地電阻裝置，包括：一金屬本體；以及一包覆層，係包覆該金屬本體，並具有一電阻係數；其中該包覆層的電阻係數係低於待埋入之土壤層的電阻係數。
如請求項1所述之接地電阻裝置，其中該包覆層與該金屬本體的半徑比為7倍以上，且該金屬本體係為多條金屬線。
如請求項2所述之接地電阻裝置，其中該包覆層與該金屬本體的半徑比為7倍以上，且該金屬本體係進一步包含一金屬網，該金屬網係與該些金屬線連接。
如請求項1至3中任一項所述之接地電阻裝置，其中該包覆層係為低電阻係數的介質材料。
如請求項4所述之接地電阻裝置，其中該包覆層為黏質土。
一種具有低接地電阻裝置，係包括：一鐵塔本體，係包含有四塔腳；多個接地極，係用以插入該鐵塔本體所在地的土壤裡；以及一接地電阻裝置，係電性連接於該些塔腳與該些接地極，並用以被埋在該鐵塔本體所在地的土壤裡；其中該接地電阻裝置包含有：一金屬本體，係電性連接至該些塔腳及該些接地極；以及一包覆層，係包覆該金屬本體，並具有一電阻係數；其中該包覆層的電阻係數係低於待埋入之土壤層的電阻係數。
如請求項6所述之具有低接地電阻裝置，其中該包覆層與該金屬本體的半徑比為7倍以上，且該金屬本體係為多條金屬線，該些金屬線的第一端係分別電性連接至對應塔腳，而第二端則分別電性連接至對應接地極。
如請求項7所述之具有低接地電阻裝置，其中該包覆層與該金屬本體的半徑比為7倍以上，且該金屬本體係進一步包含一金屬網，該金屬網係與該些金屬線連接。
如請求項6至8中任一項所述之具有低接地電阻裝置，其中該包覆層係為低電阻係數的介質材料。
如請求項9所述之具有低接地電阻裝置，其中該包覆層為黏質土。