柔性石墨复合接地工艺原理及应用

长期以来，输电线路杆塔接地网作为输电线路最基本的防雷设施，降低接地网接地电阻值是限制塔顶过电压，防止线路反击跳闸事故的主要措施。目前，采用降阻效率高、实效长的降阻措施，并使得降阻施工达到技术经济性最优是输电运维工作面临的重要工程问题。

实际输电线路杆塔接地网采用接地模块进行降阻时仍然存在以下问题:

接地模块的导电外敷层的电阻率偏高

降阻效率低，增大使用量时使得降阻成本过高

传统接地模块脆性大，运输及施工极易造成断裂损坏

内芯镀锌钢材料仍然存在腐蚀，且与接地网焊接时的施工难度大。因此接地模块的降阻效率往往达不到预期

针对上述问题，凤城~梅里千伏线路工程BT58#杆塔试验性地应用了柔性石墨复合接地工艺，为未来输电线路杆塔接地网接地设计、材料选型及降阻改造提供了理论参考和工程借鉴。

一、柔性石墨复合接地模块原理

柔性石墨复合接地模块内芯为柔性石墨复合接地体，外层采用石墨线成型，中间填充物为高纯鳞片石墨作为主要导电材料。柔性石墨复合接地模块具有柔性可弯曲的特点，综合了传统接地模块、离子接地体的优点，有效解决现行降阻剂腐蚀接地体且长效性差、接地模块容易断裂的问题。模块内芯采用高电导率石墨作为导电材料，导电率低至10-5Ω·m级别，其导电性比硬质接地模块提高4~5个数量级，接近接地导体的导电性能。

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柔性石墨复合接地模块与传统接地模块

柔性石墨复合接地模块适用于任意电压等级的输电线路杆塔接地降阻，可以与镀锌钢、铜包钢以及柔性石墨复合接地体配合使用，施工时采用专用压接连接件与接地体连接，运输与施工效率高。

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柔性石墨复合接地模块垂直和水平敷设方式

柔性石墨复合接地模块的降阻机理包括以下几个方面:

1.作为良导体其自身的电阻率与接地体达到相近的数量级，作为散流通道时的等效放电半径增大数倍甚至数十倍；

2.与土壤的接触面积大，利用自身可塑性强的特点，减少与土壤的空气间隙;

3.用于接地网的强散流、高电场区域时，能显著增强接地网的火花放电效应；

4.类似液体电介质电击穿理论中的“小桥理论”，当接地模块填充的鳞片石墨微粒扩散到土壤中，由于各微粒之间的“桥接”作用在土壤中形成导电路径，提高土壤介质导电性能。

相关论文通过CDEGS仿真软件，对墨复合接地模块的接地特性进行了仿真计算，得到不同排布间距、布置方式以及接地网型式下柔性石墨复合接地模块的降阻效率，为实际输电线路杆塔接地网接地设计、材料选型及降阻改造提供参考。

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不同排布间距下柔性

石墨复合接地模块降阻效率

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不同布置方式下柔性

石墨复合接地模块降阻效率

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方框射线型接地网不同布置方式

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典型接地网不同敷设位置与敷设密度对比

二、柔性石墨复合接地模块工程应用

凤城~梅里千伏线路工程已将柔性石墨复合接地工艺投入使用，并与传统镀锌钢接地网进行对比，采取了下列施工布置方案：

1）采用镀锌钢接地网与本项目的新型接地体做平行对比，即一个塔腿双根引下线。

2）大开挖桩基拆模后，将石墨复合接地体用螺旋绕包在混凝土桩基上，最好用细绳或者扎丝稍微绑一下，不变形即可。

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外敷接地体

3）将外敷石墨接地材料连接接地引下线待连接杆塔塔腿（一个塔四个腿，配了四个专用的接地引下线）；接地引下线与螺旋接地体之间用专用连接件连接即可。

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外敷接地体与引下线的连接

4）两基杆塔原先已有镀锌钢的根开方框接地网，因此同样将石墨放在根开接地沟中，密切注意两种接地体的安装距离，并用土壤间隔开。

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两种接地体的布置

工程创新性地将柔性石墨复合接地工艺新技术投入工程应用，并与高校开展联合专项研究，针对柔性石墨复合接地的接地效果进行深入研讨。该工程将高校理论研究与工程实际密切结合，对新工艺的应用以及施工方案的改进有着重大意义。

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施工示意与施工效果

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供稿：送电三处

作者：刘书瀚

编辑：梁战

审核：徐州送变电有限公司党建工作部

注：“凤声梅影”是前往泰州实习的九名新员工组成的团体（梁战，刘书瀚，韩波，张傲，王培鹏，李鑫，宋兴光，徐路，陈少宇），他们将感悟心得，记作凤声；将学习体会，化为梅影。

参考文献：

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[2]张昌，甘艳，邹建明，黄道春，李铁成，周涛涛．高土壤电阻率地区柔性石墨复合接地材料与圆钢接地材料的有效长度对比研究[J].电瓷避雷器,(1):58-63.

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[4]胡元潮，阮江军，肖微，詹清华，黄道春，王湘汉．柔性石墨复合接地材料及其相关性能试验研究[J].高电压技术,,42(6):-.

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