铁塔基础钢筋兼作接地极的方案探讨

刘小兵

摘要：针对我国输电线路铁塔放射形接地装置的剖析，通过设计思路的拓展，提出利用铁塔板式基础钢筋兼作接地装置接地极以节约接地钢材，避免接地装置土方二次开挖，与电网工程建设中倡导的“环境友好型、资源节约型”可持续发展理念相呼应。

关键词：输电线路；铁塔；基础钢筋；接地

接地系统是维护电力系统正常运行，保障人身和设备安全，防止雷电和静电危害等必不可少的措施。在输电线路工程中，良好的铁塔接地装置是确保故障电流顺利泄放，且不产生高电位差危及人身和设备安全的重要保障。众所周知，当雷击输电线路铁塔时，为了减小塔顶电位，需要通过各种技术手段对铁塔的接地电阻进行限制以提高输电线路反击耐雷水平。

输电线路铁塔接地装置通过铁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，减少雷击引起的停电和人身伤亡事故[1]。对于铁塔接地装置，冲击接地电阻值越低，发生反击闪络的几率就越小。一般认为在冲击电流作用下，接地装置的冲击接地电阻低于工频接地电阻，而冲击接地电阻因土壤性质、冲击电流峰值及波形及接地装置几何形状等因素影响而大相径庭。因此常以工频电阻值作为接地设计的依据，同时考虑一定的降低裕度。在常规输电线路设计中，如果工频接地电阻能达到10～15Ω，设计上即被认为优良。

1 常规放射形接地装置及其不足

铁塔接地装置主要由接地引下线和人工接地极组成[2]。人工接地体由水平接地体（网）和垂直接地极构成，且水平接地体（网）对降低工频接地电阻至关重要。常规土壤电阻率低的区域，铁塔接地通常采用四腿引下线接地方式，即采用放射形（方框+射线）接地装置。水平接地体（网）材料主要是镀锌扁钢、镀锌圆钢，就接地材料本身而言最便宜。

但是，由于常规的镀锌扁钢、圆钢经过敷设环境长时间腐蚀[3]导致寿命较短，并不是“效费比”很高的接地材料；而且，水平接地体（网）敷设需要开挖接地沟槽，敷设后还需分层回填，会消耗一定程度的人力和时间，同时施工过程中会造成地表植被的破坏。

随着输电线路路径走廊通道的日趋紧张，减少施工开挖和避免地表植被破坏等“环保型”技术的探讨也不失为一种可行方案。

2 利用铁塔基础钢筋兼作接地极（网）方案

直柱板式基础在输电线路铁塔基础设计中采用比例较大，针对此类基础型式特点，探讨研究直柱板式基础钢筋兼作接地极（网）可减少接地土方开挖量，具有一定的经济效益和技术价值。

直柱板式基础一般采用直立式主柱及钢筋混凝土底板，比较充分的利用了基础及其上覆土的重力作用，且自身配筋率较高；但其综合造价较普通混凝土刚性基础低，故此类基础被广泛采用。

当采用单根引线时，分流系数应为1。

经计算，绝大多数直柱板式基础钢筋表面积总和能满足以上计算结果；故直柱板式基础钢筋兼作接地极（网）理论可行。

利用直柱板式基础钢筋兼作接地极（网）方式是一种节约型接地装置。此种接地装置较大的节约了接地钢材，并充分利用了板式基础开挖作业，避免了放射形接地装置土方的二次开挖[5]，其经济和环保效益显著。以下几方面特点尤为突出：

（1）使用寿命长，在30～40年内免维护，可节约大量的人力、物力和财力。

（2）有效的利用了基础钢筋表面积大的特点，使雷电流泄流充分，是目前常规接地方式做不到的。

（3）完全利用铁塔基础钢筋即可安装，当铁塔的基础施工时，可将接地装置一并施工，因而它节省了放射形接地装置土石方开挖量，避免了对地表植被的破坏，对于加快工程的施工速度，保证接地工程质量，提高电网的安全运行水平具有重要意义。

3 结语

本文结合输电线路铁塔放射形接地装置的不足，提出利用铁塔直柱板式基础钢筋兼作接地极的思路。采用后可较大的节约接地钢材，有效的避免放射形接地装置土方的二次开挖量和对地表植被的破坏，其经济和环保效益显著。文章也呼应了电网工程建设中所倡导的“环境友好型、资源节约型”[6]的可持续发展理念。

参考文献：

[1]隋新等，试论220kV高压输电线路防雷接地技术，低碳技术，20952066（2016）10.

[2]熊炜，浅谈接地装置型式选择及设计优化，低碳技术，2095-2066（2016）27.

[3]张惠珍等，接地装置防腐蚀技术的探讨，天津电力技术，2004（2）：24-26.

[4]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）.

[5]超高壓送变电施工技术信息网第十二届全网大会技术交流论文集.

[6]国家电网公司，关于全面开展“资源节约型、环境友好型，新技术、新材料、新工艺”试点输电线路建设的通知，国家电网基建[2008]286号.

（作者单位：北京中电盛华电力工程设计有限公司）