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柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用


为解决山区杆塔接地土壤电阻率高的问题 ， 广东电网有限责任公司汕头供电局、武汉亿之烽科技有限公司的研究人员曾挺、吴哲、孔祥美、刘成刚、徐亮朝 ， 在2020年第3期《电气技术》杂志上撰文 ， 提出了柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用研究 。
结合石墨基柔性接地体原材料特性 ， 对接地外观、尺寸及允差、石墨覆金属线、电气性能和机械性能的接地条件展开分析 ， 通过实际案例 ， 验证了柔性石墨缆在接地中的应用研究 ， 有效控制接地电阻在规程范围内 ， 具有实用价值 。
柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用
本文插图
山区杆塔建设一直是电网发展重点 ， 杆塔接地电阻偏大是引起线路跳闸的主要原因 。 山区杆塔接地具有以下特点：①山区海拔高 ， 地势起伏 ， 地形复杂 ， 塔周围土壤较差 ， 土壤电阻率较高；②采用接地体为金属接地体 ， 经过长时间的运行后局部腐蚀严重 ， 难以维护；③山区交通不便 ， 大型接地系统运输存在问题 ， 实际施工难度较大 。
近年来 ， 国内外学者对上述问题进行深入研究 ， 一种新型石墨接地材料应运而生 ， 因此 ， 本文依据接地电缆自身形状 ， 对柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用展开研究 。
针对传统扁平式设计无法在高电阻、高腐蚀情况下得到高效使用的问题 ， 需结合非金属导电体柔性石墨缆结构属性 ， 设计接地技术条件 ， 并通过实例验证柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用情况 。
1 接地材料特性
以往山区线路杆塔接地通常以镀锌钢塔为基础材料 ， 镀锌能够对接地线起到一定保护作用 ， 降低腐蚀程度 ， 但焊接头作为镀锌钢塔的基点 ， 易受外界腐蚀 ， 容易损坏 ， 远远不能满足输电线路接地材料使用寿命的标准 。
近年来 ， 铜包钢材料在腐蚀性较强的地区得到了广泛应用 ， 铜作为防腐层 ， 具有良好的防腐性能 。 然而 ， 当接地体受到外界因素影响而出现弯曲现象时 ， 其表面的铜线开始损坏 ， 内置的线头开始外漏 。 而柔性石墨缆结构 ， 属于一种非金属导电体 ， 具有耐腐蚀、耐酸碱、稳定性强、不生锈、安装便捷的优势 ， 在高电阻率、高腐蚀领域得到更多应用 。
石墨电缆结构采用编织网的形式 ， 较传统扁平式设计方法 ， 具有方便设备连接 ， 承载能力相对较强等优点 。 此外 ， 石墨电缆温度使用范围为[-60℃, 200℃] ， 具有耐腐蚀、阻燃、易形成的优势 。
2 接地技术条件
1）外观
石墨基柔性接地体外观应严密均匀 ， 无明显断开点 ， 表面应编织成网状 ， 裸线、带、线等金属导体不应夹在接地体内 。
2）尺寸及允差
柔性石墨基础接地体应保持圆形或矩形截面形式 ， 矩形或圆形截面直径宽度和厚度的允许误差应小于5% ， 总接地体金属导体横截面积不得大于接地体总横截面积的10% 。
3）石墨覆金属线
涂石墨金属丝需要在铜线或其他金属丝表面均匀、紧密、完整地涂上碳纳米管导电胶 ， 不存在裸露金属导体 ， 石墨层在室温下的剥离力不应小于10N/mm 。
4）电气性能
（1）直流电阻
石墨基柔性接地体直流电阻应符合表1的规定 。
柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用
本文插图
【柔性石墨缆在山区线路杆塔接地中的应用】
表1 石墨基柔性接地体直流电阻规定（室温下）
（2）工频电流耐受性能
针对电源频率电流测试 ， 其产品外观不应该消融或膨胀 ， 受到的温度不高于120℃ ， 直流电阻不大于10%的单位阻值增长 。 柔性石墨基础接地频率电流参数公差应符合表2中的值 。
（3）雷电流冲击耐受性能
根据上述内容 ， 在50kA标准雷电电流冲击下进行耐受试验 ， 温升不高于120℃ ， 试样外观不应有断股、烧蚀、鼓包等缺陷 ， 单位长度直流电阻增大范围不超过10% 。


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