爆破接地在降低杆塔接地电阻中的应用

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【摘要】　爆破接地技术是近年发展起来的降低接地装置接地电阻的新技术，通过爆破制裂，再用压力机将低电阻率材料压入爆破裂隙中，从而起到改善很大范围的土壤导电性能的目的，相当于大范围的土壤改性。采用这种技术对广东220 kV韶郭线300号杆塔的接地装置进行了改造，将接地电阻从270Ω降到10.4Ω，提高了供电可靠性。

　　【关键词】　爆破接地　杆塔　接地电阻

　　土壤分层在架空输电线路的设计中，防雷设计是决定输电线路可靠性的一个重要因素。随着电力系统的发展，由于雷击输电线路而引起的事故也日益增多，例如，瑞典1986年公布的电网故障分类表明，由于雷击而引起的事故占所有事故的51%；日本50%以上的电力系统事故是由于雷击输电线路引起的［1］。在我国高压输电线路的总跳闸次数中，由雷击引起的约占40%～70%，尤其在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的事故率更高，这将给社会带来巨大的经济损失。

　　多年来，如何提高输电线路的耐雷水平已受到人们的日益重视，各国采取了许多措施，如采用不平衡绝缘、线路过绝缘、加装耦合地线、减小线路的保护角、降低杆塔接地装置的接地电阻、线路上安装避雷器等。输电线路杆塔接地装置通过杆塔或引下线与避雷线相连，其主要作用是将直击于输电线路的雷电流引入大地，以减小雷击引起的停电和人身事故，此外，还应保证继电保护装置能可靠地动作。无疑，降低杆塔接地装置的接地电阻是提高线路耐雷水平的一项十分重要的措施。浙江电力试验研究所提出的220 kV新杭线21a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。对于杆塔接地装置，它的冲击接地电阻值越低，雷击时加在绝缘子串上的电压就越低，发生反击闪络的机率就越小。所以在输电线路接地设计时，冲击接地电阻是一个相当重要的参数。在冲击电流作用下，接地装置的冲击接地电阻一般低于工频接地电阻，但是冲击接地电阻因土壤性质、冲击电流峰值及波形、接地装置的几何形状不同而相差很大。因此在接地装置实际设计中，仍以正常工频电阻值作为考虑的依据，同时考虑一定的降低裕度。在输电线路设计中，如果工频接地电阻能达到10～15Ω，设计上即被认为优良；在超高压输电线路中，多以10Ω作为接地电阻的要求值。

　　如何降低电力系统接地装置的接地电阻，长期以来一直是电力系统关心的重要问题之一。爆破接地技术是近年发展起来的降低接地装置接地电阻的新技术，通过爆破制裂，再用压力机将低电阻率材料压入爆破裂隙中，从而起到改善很大范围的土壤导电性能的目的，相当于大范围的土壤改广东220 kV韶郭线的300～302号杆塔接地装置的接地电阻偏高，于1997年12月3日至1998年1月15日，对这3基杆塔的接地装置进行改造，301、302号杆塔采用常规的增加水平接地极的方法，接地电阻分别从原来的55、37Ω降低到8.9、14Ω，而300号杆塔在扩大水平接地网的基础上，采用了爆破接地技术进行改造，将接地电阻从270Ω降低到10.4Ω，提高了供电可靠性。

　　300号杆塔位于清远市北江船厂东南山上，山高为300m，地质为中等风化沉积岩；少部分地区覆盖层为0.30m的土夹石层，大部分地区岩石裸露。原接地装置采用放射状结构，及从铁塔的四脚基础向外敷设4根水平放射状接地极，每根放射接地极长75m。1996年5月15日采用ZC8摇表测量接地电阻为满量程；1997年12月5日测量仍为满量程，测量时电流极引线160m，电压极引线100m。1997年12月10日改用Φ4103表测得的接地电阻为270爆破接地技术能有效地降低高土壤电阻率地区接地系统的接地电阻［3～5］。其基本原理是采用钻孔机在地中垂直钻直径为100mm、深度为几十米(在发变电站接地工程中，垂直接地极深度可能达100m以上)，在孔中布置接地电极，然后沿孔整个深度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松，接着用压力机将调成浆状的降阻剂压入深孔及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过降阻剂将地下巨大范围的土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地电阻的目的。采用爆破制裂压力灌降阻剂法，降低接地电阻的原理大致可归纳为：

　　(1)利用地下电阻率较低的土壤层、地下水层及金属矿物质层来改善散流；

　　(2)降阻剂可很好地与接地极及各种类型的土壤、岩石形成良好的接触，达到降低接触电阻的效果；

　　(3)在大范围内降低土壤电阻率，从而降低土壤的散流电阻；

　　(4)通过爆破制裂形成的裂隙可将岩石中固有的节理裂隙贯通，压力灌降阻剂形成一个低电阻率通道，贯通的固有裂隙可通向较远的土壤中，与土壤低电阻率区域相连；

　　(5)在压力灌降阻剂后，形成的填充了降阻剂的通道，它有利于电流通过裂隙中的降阻剂散流到外部岩层，也可通过裂隙散流到电阻率较低或有地下水及金属矿物质的地层，从而有利于接地极或接地网的散流。

　　单根垂直接地极采用深孔爆破制裂压力灌降阻剂法之后，形成如图1所示的填充降阻区域，降阻剂呈树枝状分布在爆破制裂产生的缝隙中，填充了降阻剂的裂隙向外延伸很远。试验和模拟计算表明，一般爆破制裂产生的裂纹可达2至几十米远。

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