输电线路接地引下线锈蚀（断开）原因分析及接续方法研究

输电线路接地引下线锈蚀（断开）原因分析及接续方法研究

赵延辉,黄基俊,李勇杰,谢中均,梁立山,蓝庆仕

超高压输电公司广州局，广东广州 510000

摘要：在飞速发展的电力系统中，输电线路是实现电能输送的重要组成部分，所以输电线路的稳定性决定了电力输送的质量与安全。输电线路的架设多处于高山峻岭及气候较为多变的区域，在经过长时间运行后，输电线路的接地引下线部分会出现严重的锈蚀或锈断，进而降低了线路的耐雷水平，严重者可能会造成线路跳闸。为此，接地引下线的锈蚀原因分析及接续方法的研究势在必行。

关键词：输电线路；接地引下线

0 引言

在输电线路运行过程中，为了确保线路运行的安全性，会将输电线路与接地引下线关联在一起，避免过载电流、过载电压威胁输电线路运行安全。但受环境、工艺、材料等因素影响，长期运行后会造成接地引下线锈蚀（断开）问题，在遭遇雷击时可能会造成线路跳闸，降低线路的电能运输水平。

本文针对输电线路接地引下线锈蚀（断开）原因展开分析，重点研究输电线路接地引下线锈蚀（断开）的接续方法，并以此提出了合理的治理措施，恢复输电线路接地引下线的正常功能，保障输电线路安全稳定运行。

1 输电线路接地引下线的作用

输电线路杆塔接地装置是防雷保护措施中的一个重要组成部分，是由接地体及接地引下线两部分构成，接地引下线的常用材料为镀锌钢绞线，是连接避雷线（针）、避雷器或架空电力线路杆塔与接地体的金属导线，起着泄流及保护线路导线绝缘的作用。

2 接地引下线锈蚀（断开）原因分析

接地引下线全生命周期都处于户外运行，锈蚀（断开）区域主要发生在引下线入地处（见图1），经对现场勘查、测量和原设计资料等进行了综合比较分析和计算研究，初步推断接地引下线锈蚀（断开）原因

图1-接地引下线锈蚀

2.1 环境因素

基于线路运行经验可以得知，趋于接地引下线的中间部分长期处于土壤及地表面交界处，该处的土壤特性对接地引下线锈蚀（断开）影响权重较高，具体体现在以下几方面：

（1）在土壤透气性较高时，地面上的氧气会更加容易进入到接地引下线所在位置，产生氧浓差电池，从而带来腐蚀类型问题。

（2）土壤当中电解质浓度处于不均匀的状态，此时在线路经过不同接地体位置时会形成盐浓度电池，在电位差影响下带来结构腐蚀问题。

（3）土壤应力分布处于不均匀的状态，此时土壤内部也会形成应力电池，应力较高的部位会作为电池阳极，应力较低的位置会作为电池的阴极，应力差越高，腐蚀效果越高。

2.2 工艺因素

在接地引下线施工制作过程中，施工单位对于线路接头的处理没有按要求进行紧固和绝缘处理，在各类腐蚀的作用下，也会威胁到线路接头稳固性，遭遇到较大电压电流时，也会带来腐蚀类问题。

2.3 设计因素

在设施埋设前没有提前对土壤环境进行分析，采用了较为通用的设备、线路处理方式，这样也使得设施投入使用后，受到氧浓差腐蚀、盐浓度电池、应力电池等作用，产生相应的腐蚀问题。

2.4 材料因素

除上述提到的相关内容外，材料因素也会带来锈蚀或断开的问题，具体体现在以下几方面：

（1）为了减少施工成本支出，在组建活动中使用了经济性较强的长效型设备，此类设备投入到使用后，其综合性能相对较差，从而带来了腐蚀类问题。

（2）在设备选择过程中，所选择的设备初始质量相对较低，在长期使用中会增加泄漏电流问题的发生概率，从而加快了接地引下线的腐蚀速度，影响到整个输电线路运行安全性。

3 接地引下线锈蚀（断开）治理措施

接地引线锈蚀（断开）治理是一项较为繁琐的过程，本文从临时治理及永久治理两个方面开展研究。

3.1 临时治理

因输电线路杆塔多处于高山峻岭，接地引线锈蚀（断开）后无法第一时间开展永久性治理工作，遂选用接续的方式来开展临时治理，下面将重点讨论三种接续方法：

（1）焊接接续

焊接接续方法是目前输电线路中采用较多的接续方法，其本身设备、技术成熟，人员操作较为简单。

但采用该方法时对于人员操作及工艺要求较高，现场操作人员技术不成熟时容易造成容易造成锈蚀（断开）处虚焊或脱焊，进而造成焊接口易氧化、连接强度不高、易腐蚀、接触面积小、接触电阻增大等问题，导致运行后期可能会重复出现锈蚀（断开）问题。同时所需施工人员及施工机具较多，焊接设备笨重且需明火作业。对于大部分处于山区的输电线路来讲，该方法实施难度较大，较适合于平原及道路交通条件较好的区域。

使用实例：±500kV某某线1978#杆塔位于工业发展区，其四条接地引下线均有不用程度的锈蚀，运维人员在发现该处缺陷后决定以焊接的方法对其进行修复。期间共出动运维人员4人、电焊机1台、消防配套设施若干，期间共由两人共对2条接地引下线进行焊接操作。从后期开展的长期观测来看，熟悉焊接技能且焊接技巧较为高超的人员焊接的质量较高，较少出现虚焊及脱焊情况，且基础接地电阻较低。对焊接人员提出了较高要求。（下图2）

图2-焊接接续

（2）压接接续

接地引下线压接接续方法与输电线路导地线压接方法基本一致，都采用压接工具或设备对两个特定的金属表面施加一定的压力，使金属结合部产生恰当的塑性变形而产生可靠的电气连接。

同时该方法拥有具有很好的机械强度,优良的电气性能和耐环境性。

     此方法目前现场实际运用相对较少，主要在与接续管材料及压接设备压力的选用标准不一，无法选取适当压力设备。但其整套工器具较为轻便，且不使用火源，适用于输电线路户外地形条件较差的塔位使用。

使用实例：35kV某某线位于山腰，巡视便道道路蜿蜒曲折，该基塔唯一一条接地引下线在土壤的电化学腐蚀作用下，与土壤接触部分已经锈蚀断裂，已无法承受雷电冲击或短路事故形成的大电流。运维人员结合现场实际情况，选择便携式电动压钳及全铜压接管进行接续处理，现场操作仅27分钟，大大提升了工作效率，降低了作业成本。但此接续方法的后续运维情况还有待得知。（下图3）

图3-压接接续

（3）熔接接续

熔接接续方法设计以特制的石墨模具为基础，使用热熔焊接技术通过化学反应(铝热剂-氧化铜氧化-还原反应)所产生高温铜液，在特质石墨模具内将被损坏的接地网金属焊件实现熔接，焊接后的焊点呈分子状连接，具有良好的电气性能及耐腐蚀性能。

该方法较焊接相比，有效解决了焊接技术难点及设备笨重的关键点。但此方法需使用明火及引火粉进行引导操作，在户外操作时应先清理杆塔周边易燃物，火灾风险较大，目前户外接地引下线熔接接续使用较少，暂无使用记录。 

3.2永久治理

3.2.1更换腐蚀/老化线路设备

在遇到突发性输电线路接地引下线锈蚀（断开）问题时，常用时处理方法为更换腐蚀/老化线路设备。从实践情况来看应注意以下内容：（1）借助万用表对于线路设备目前的电阻值、电流值、电压值进行测量，根据得到的反馈数据，确定此次需要更换的线路设备。（2）利用新的线路设备更换故障构件，替换下来的设备会对其进行检修，若依旧可以继续使用，那么维修好后会继续投入到使用中，提高设备所带来的经济效益。此类处理措施不会对设备运营环境进行改变，修复后的设备依旧面临同样的腐蚀风险，需搭配可靠巡检计划来降低风险威胁[1]。

3.2.2优化接地体本体连接方式

为了延长结构的使用寿命，可以采用接地体本体连接方式优化方案来处理整个线路设备系统。在传统的连接处理活动中，经常使用得到的连接方式是对连接部位进行压接处理，受压接质量影响会增加缝隙腐蚀发生概率，影响金属的使用寿命。在科学技术不断发展的情况下，市场中流通的连接类产品也在增多，以高强度非金属螺栓为例，在接头连接时，使用高强度非金属螺栓与螺栓来替代传统固定材料，确保接触点材料可以紧密贴合在一起，避免了间隙腐蚀问题，是目前处于快速推广状态的永久性治理措施[2]。

3.2.3接地体与金属引下线连接方案优化

目前所使用的新型接地引线以非金属材料柔性石墨为主，此类材料在受到外力拖拽时容易产生脱离问题，影响到输电线路的接地效果。因此，在对故障类问题进行处理时，也需做好接地体与金属引下线连接方案优化工作。从现阶段流行的新工艺发展情况来看，螺栓压接和楔形压接的应用频率相对较高，在实际应用中会在石墨电缆外层利用锌皮进行缠绕包裹，缠绕圈数为2-3圈，随后在外围缠绕镀锌钢，缠绕圈数为2-3圈，以此来提高石墨与金属材料的贴合度，降低使用时产生的电位差，起到保护线缆运行的作用。完成所有操作后会利用高强度非金属板材和螺栓对接头位置进行压接，最外侧使用沥青进行覆盖，形成良好的密闭环境，减少腐蚀类问题[3]。

4 结束语

综上所述，输电线路接地引下线在使用过程中，受到各类因素影响，导致锈蚀（断开）问题，影响到输电线路运行安全性。基于这些问题的产生原因，拟定相匹配的治理措施，能够有效降低腐蚀问题发生概率，延长输电线路的服役年限，创造更多的经济效益。

参考文献

[1]张九凡.输电线路球头挂环锈蚀模拟研究[J].电工材料,2022(02):48-50.

[2]黄剑锋,王淑青,王年涛,张鹏飞,顿伟超,鲁濠.面向无人机巡检的农村输电线螺栓锈蚀检测[J].湖北工业大学学报,2022,37(01):54-58.

[3]张志友,陈德富.基于关联规则的能源互联网输电线路安全分析[J].电气传动,2021,51(17):62-68.