输电线路接地引下线工艺优化研究及应用

蒋风岐

输电线路在长期运行过程中，部分接地引下线由于土壤的电化学腐蚀、空气氧化腐蚀以及运行设备泄流等造成的杂散电流腐蚀，导致接地引下线材质腐蚀严重，有些甚至已经断裂，造成接地引下线无法承受雷电冲击或短路事故形成的大电流，危及电网的安全运行。这就需要定期对铁塔接地引下线的完整性进行检测，以保证接地引下线满足输电线路安全运行的需要。

输电线路;接地引下线;工艺优化;分析

某电厂2×1 000 MW机组500kV送出工程是电厂的接入系统工程，将有效缓解地区电力供电的紧张局面，满足经济快速发展带来的电力需求的增长。该工程全线双回路架设线路长度26.4 km，全线采用石墨基柔性接地体，接地引下线采用准12镀锌圆钢。接地装置施工过程中，质量和工艺要求最高的是接地引下线制作。目前，接地引下线制作时普遍采用挖出引下线、截断、工艺制作、焊接、安装、回填施工工艺，流程较为繁琐，在开挖、回填过程中，普遍采用人工方式，施工效率低，同时受工人质量意识影响，此阶段极易造成接地线隐蔽部分质量缺陷。

输电线路接地系统遭遇的环境包括经济、设备、土壤条件、人为等因素。一是输电线路建设与改造资金相对紧张。故需要低成本长效型设备。二是输电线路设备分散，安全检查工作往往不到位，事故率高且查找困难，故需要耐用设备。三是输电线路现有设备质量偏低，部分设备长期存在泄漏电流，加速接地引下线的腐蚀。四是影响土壤腐蚀的单项指标达20多项，且农村各地土壤情况差异大，故需要通用型强效型设备。五是施肥等农事活动会随机改变土壤构成，极易增强腐蚀因素。六是裸露金属部分（如接地引下线地上部分）引发偷盗。

土壤的腐蚀因素多，主要包括土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤盐分、土壤含水量、土壤含气量、土壤温度、土壤微生物、土壤有机质、土壤杂散电流以及气候条件等等。空气中也有大量的离子，特别是工业区和沿海地区。输电线路接地引下线因所处环境特殊（一部分处于土壤中，另一部分暴露在空气中）以及受到接地电流作用，其腐蚀为各腐蚀电池及电解作用的结果，成因较城网接地引下线更为复杂。而腐蚀电池的组成部分包括阳极（金属表面被腐蚀的那一部分）、阴极（电流离开土壤电解质并且由此返回金属的那部分金属表面）、用于连接阳极和阴极的导电金属通道（金属本身）。一是金属结构（如钢）在发生土壤腐蚀时，阴极过程包括氧的还原（在阴极区域生成OH-离子）、硫酸根的还原以及金属离子的还原。二是氧浓差电池，其形成与土壤透气性有关。对于输电线路接地引下线来说，这种电池作用是最经常遇到的。接地体两侧与上部的土壤相对底部来说比较疏松，于是从地面渗入的氧更容易穿透到达这些部位，形成了一个供氧差异电池，接地体的底表面是阳极而其余表面则是阴极。甚至接地引下线在土壤与空气交界处的两侧就能形成氧浓差电池。三是盐浓差电池，即土壤中电解质浓度不均匀性而在接地体不同部分之间产生电位差。输电线路中曾普遍使用的降阻剂引起的腐蚀往往与盐浓度差腐蚀有关。三是应力电池，金属结构件处于较高应力状态的部位成为阳极，而处于较低应力状态的部位成为阴极。接地引下线的拐弯处经受冷弯，而输电线路中因受施工工艺水平限制，亦常出现应力腐蚀。四是电偶电池，如接地引下线通过不同成分的土壤时，电偶电池使在一种土壤中的钢相对于另一种土壤中的钢成为阳极等。五是电解作用，接地引下线遭受变电站泄流（包括泄漏电流和故障电流）时造成电解腐蚀。

管线仪探测法是探查地下管线的一种主要物探方法，是以地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律，从而达到寻找地下金属管线的目的。通过发射机在发射线圈中供以谐变电流，称为一次电流，从而在地下建立谐变磁场，称为一次场，地下管线在谐变磁场的激励下形成电流，称为二次电流，然后在地面通过接收机的接收线圈测定二次电流所产生的谐变磁場（称为二次场），来推求地下管线的空间位置。直连法：在有管线出露处可用直连法进行探测，有利于区分相邻或交叉管线的信号，提高探测精度。直连模式时，发射机输出的特定频率的电流直接施加到目标管线上形成管线电流，管线电流再通过土壤（大地）或其他导体回流到发射机。由于直接对管线加载电流信号，一般不易耦合邻近管线产生干扰信号，管线电流信号的信噪比较高，探测结果更为准确可靠。

管线仪探测法的特点是快速、准确、仪器操作简单，尤其在浅地表探测地下管线时，效率高、精度准。地下管线探查遵循的原则为：由已知到未知，由简单到复杂，由点到线再到面的顺序。由于各类地下管线的材质不同，其所具有的地球物理特征各有差异。对各类地下管线探查时，根据不同地电条件选择不同的工作方法和工作参数，来满足精度要求。

某电厂2×1 000 MW机组500 k V送出工程是电厂的接入系统工程，将有效缓解地区电力供电的紧张局面，满足经济快速发展带来的电力需求的增长。该工程全线双回路架设线路长度26.4 km，全线采用石墨基柔性接地体，接地引下线采用准12镀锌圆钢。接地装置施工过程中，质量和工艺要求最高的是接地引下线制作。目前，接地引下线制作时普遍采用挖出引下线、截断、工艺制作、焊接、安装、回填施工工艺，流程较为繁琐，在开挖、回填过程中，普遍采用人工方式，施工效率低，同时受工人质量意识影响，此阶段极易造成接地线隐蔽部分质量缺陷。经过对某特高压工程1892处接地装置自检验收记录进行查阅分析，涉及接地装置质量问题61处，质量合格率96.8%，其中涉及接地引下线部位问题为53处，占总问题数的86.9%。主要问题为：引下线多处焊点、引下线埋深不足、引下线焊接质量不饱满、引下线不贴合基础立柱等。针对以上问题经过多次调查和研究，决定在接地装置施工过程中，对接地引下线施工工艺进行优化，最大程度保证接地装置施工质量，确保输电线路后期运行安全。

接地装置施工前，根据计算的接地线外露长度方案对各基础施工队进行了交底，并在接地装置隐蔽工程验收时对引下线外露长度进行专项检查，确保初期施工时引下线外露长度满足方案要求。

经过事前精确计算和充分准备，顺利完成了内乡工程接地引下线施工，经过程检查及质量监督验收，接地装置质量合格率100%，引下线工艺美观，证明该工艺措施得力，方法可行。

通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，总之在该500kV输电线路工程接地引下线工艺制作过程中，采用了优化后的接地引下线施工工艺，实践证明，优化后施工工艺较传统工艺施工工效提高4倍以上，具有很高的经济效益，同时避免了接地引下线制作过程因二次开挖、焊接、回填产生新的质量缺陷。本项目研究的接地引下线工艺优化措施为今后输电线路频繁的接地装置施工起到了试验示范作用。

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