輸電線路基礎(chǔ)與接地設(shè)計

1、.：.；我國架空輸電線路地基根底工程現(xiàn)狀及存在的問題國家電力公司電力建立研討所 1、引言 隨著我國國民經(jīng)濟的飛速開展，國家每年用于電力根底設(shè)備，特別是用于高壓輸電線路的投資日益添加。桿塔根底作為輸電線路構(gòu)造的重要組成部分，它的造價、工期和勞動耗費量在整個線路工程中占很大比重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計：輸電線路根底工程施工工期約占整個工期一半時間，運輸量約占整個工程60%，費用約占整個工程15%35%。根底選型、設(shè)計及施工的優(yōu)劣嚴重影響著線路工程的建立。根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范，上部鐵塔部分的設(shè)計和國外相比，較為合理和成熟，而設(shè)計的根底尺寸比國外大，設(shè)計較為保守，因此根底施工等各方面的費用比國外要高出很多。

2、同時,下部根底過大，假設(shè)根底是大面積的開挖，勢必會呵斥大面積植被的破壞和水土的流失。因此有必要加強對輸電線路根底的研討，降低混凝土和鋼筋的用量，減小土石方的開挖量，從而降低根底造價，節(jié)省資源，同時也減小對植被的破壞，加強環(huán)境維護，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)可繼續(xù)開展。但是目前我國尚未系統(tǒng)地開展新的根底型式的實驗、測試和分析研討，桿塔根底已成為輸電線路建立中非常薄弱的環(huán)節(jié)，地基處置及其根底型式選擇與設(shè)計優(yōu)化是當(dāng)前輸電線路工程迫切需求處理的艱苦課題。 2、我國架空輸電線路地基根底工程現(xiàn)狀 我國幅員遼闊，各個地域的地質(zhì)條件相差很大，所采用的輸電線路根底方式也較為多樣。 其中西北地域主要為黃土

3、地基，也存在部分沙漠及巖石地基。黃土地基運用的根底方式主要有剛性臺階式根底和插入式根底，部分脆弱地基那么主要采用鉆孔灌注樁。西北地域黃土具有濕陷性，常采用二灰換添法，石灰和素土的比例普通采用2:8或3:7，對重點塔位的地基重點處置。 沙漠地域地基抗剪強度低，比普通根底要多埋深1米。山區(qū)的巖石地基運用的根底方式主要有掏挖式根底等。在西北地域，出現(xiàn)倒塔普通不是根底緣由，主要是有外界要素的作用，如滑坡、流沙、河流沖刷等。 東北地域和新疆北部多為凍土地基，運用的根底方式主要是插入式根底和掏挖式根底。同時，在東北的部分地域和新疆的南部也存在永凍土和巖石地基，運用的根底方式主要是斜插式根底。 我國華北地域

4、的石家莊以北、北京地域、和內(nèi)蒙古地域的土質(zhì)條件較好，天津地域有軟土地基，土質(zhì)條件較差。各地運用的根底方式主要有：嵌固式根底、錨桿式根底、插入式根底和掏挖式根底，同時還有灌注樁、挖孔樁、擴底樁等。 我國華東地域河網(wǎng)密布，主要是脆弱地基。在進展輸變電桿塔建造時，有的對地基先進展處置，然后再建造桿塔根底。在這一地域采用的根底方式有：灌注樁、大板式根底、螺旋錨式根底、擠密碎石樁和擠密砂樁。螺旋錨用鋼量大，機具復(fù)雜。灌注樁造價高昂，且質(zhì)量不易控制。 中南地域的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，有軟土、巖石、膨脹土等。 1華中地域軟土比較多，特別是江漢平原一帶，土壤的內(nèi)析水較多，采用的根底方式以大板式根底、樁基鉆孔灌注樁

5、、沉管樁為主，也有采用沉井替代。樁根底的費用是掏挖根底的45倍，造價非常昂貴。運用的其它根底方式主要有：剛性階梯式根底、掏挖式根底等。 2在三峽、宜昌地域，山區(qū)的花崗巖比較多，運用的根底方式主要有：巖石錨桿式根底和巖石插入式根底。 3在鄂西北的丘陵地帶，黃色粘土比較多，運用的根底方式主要有：剛性階梯式根底、掏挖式根底等。 4在其他一些地域，多為粉土、砂土和可塑粘土地質(zhì)條件，近幾年來插入式根底用的較多，但該根底方式不適用于軟土地基。 西南地域主要以山區(qū)為主，地基主要是巖石。運用的根底方式主要是：巖石錨樁、嵌固式根底和斜插式根底。山區(qū)水塘附近的軟土地基，地基處置的主要方法是：砂井、粉噴樁等。 3、

6、我國架空輸電線路地基根底工程存在的問題 3.1 設(shè)計方面的問題 我國架空輸電線路地基根底工程在設(shè)計方面存在的問題有： 1由于輸電線路地基根底工程問題的特殊性和復(fù)雜性，目前還沒有采用概率極限形狀設(shè)計原那么，依然采用總平安系數(shù)法，而不是分項系數(shù)設(shè)計法。國內(nèi)外很多專家、學(xué)者都在努力于地基根底工程可靠度的研討。地基根底工程問題與構(gòu)造工程問題實行同步的可靠度設(shè)計是國際趨勢。輸電線路地基根底工程假設(shè)繼續(xù)在以后較長時間內(nèi)沿用傳統(tǒng)平安系數(shù)設(shè)計法的定值設(shè)計方法，顯然是不適宜的。如何盡快改動這種現(xiàn)狀是一個緊迫且具有現(xiàn)實意義的問題。 2由風(fēng)荷載引起的輸電線路桿塔的破壞常給經(jīng)濟建立和人民生活帶來非常嚴重的影響，而且需

7、求破費大量的資金和時間修復(fù)。據(jù)統(tǒng)計，在各類桿塔倒塌、導(dǎo)線斷股等嚴重事故中，由風(fēng)引起的約占30%。動力風(fēng)荷載需求經(jīng)過實際和實驗的方法，根據(jù)風(fēng)特性、構(gòu)造自振特性以及風(fēng)和構(gòu)造地基根底的相互作用等多方面的參數(shù)才干確定，因此，動力風(fēng)效應(yīng)分析的正確性和精度將關(guān)系到送電線路桿塔及根底設(shè)計的合理和平安。研討風(fēng)與桿塔構(gòu)造體系的相互作用，并且在輸電線路設(shè)計中采取恰當(dāng)?shù)目癸L(fēng)措施，對保證線路構(gòu)造體系的平安有非常重要的意義。 3在軟土質(zhì)地域，由于其桿塔根底設(shè)計不僅要滿足普通桿塔根底設(shè)計要求，還應(yīng)滿足塔基沉降量、傾斜度等要求，因此軟土質(zhì)地域桿塔根底設(shè)計有其特殊性。在脆弱地基中運用灌注樁，造價很高，質(zhì)量不易控制；在脆弱地基

8、中假設(shè)運用大板式根底，根底的尺寸約為78m，本錢較高，土的開方量大，施工復(fù)雜，鋼筋用量在7、8 t。且大板式根底有時在鐵塔安裝前，根底曾經(jīng)發(fā)生了不均勻沉降。由于我國以往在軟土質(zhì)地域地基處置及其桿塔根底方面的研討存在許多缺乏之處，導(dǎo)致軟土質(zhì)地域桿塔根底設(shè)計程度較低，與國際先進程度相比存在較大的差距，其根底部分的造價占線路總體投資的比例普通在2535左右，有的甚至更高，而又未系統(tǒng)的開展新的根底型式的實驗、測試和分析研討，因此軟土質(zhì)地域桿塔根底已成為輸電線路建立中非常薄弱的環(huán)節(jié)，而地基處置及其根底型式選擇與設(shè)計優(yōu)化那么是軟土質(zhì)地域輸電線路工程迫切需求處理的艱苦課題。 另外，我國架空輸電線路地基根底工

9、程在設(shè)計方面除上述問題比較突出以外，還存在以下問題：在我國的東北和西北地域，由于凍土的凍脹使根底位置抬高，怎樣處置凍土地基成為重要課題；在近海區(qū)建造輸變電線路，在海水中，根底抗腐蝕性的問題不可忽視。 3.2 勘測方面的問題 在山區(qū)，由于勘測點較多，勘測比較粗淺，對變電站和塔位的地質(zhì)情況的了解不是很準確，有時易發(fā)生滑坡景象。所以運用巖石地基雖然根底造價可以降低很多，但鑒定巖石物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的方法、手段等需求改良。 3.3 施工方面的問題 在山區(qū)施工，現(xiàn)有的施工機具難以進入場地進展施工，鋼筋、混凝土的運輸和根底的開挖等較為困難。在軟土地基施工，水網(wǎng)密布，各種施工機具難以進入場地，各種根底方式的

10、施工比較困難。因此，需求研制輕巧、高效的施工機具以處理施工方面存在的問題。 總之，根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范，上部鐵塔部分的設(shè)計和國外相比，較為合理和成熟，但根據(jù)現(xiàn)有的進展根底設(shè)計過于保守，設(shè)計實際不斷延用前蘇聯(lián)規(guī)范，根底的尺寸要比國外同等級別的根底大，根底的平安系數(shù)過高，根底砼及鋼筋用量過大，根底的施工工程量占總體工程量的比重較大，約為20，其中，僅土石方的開挖費用就為25003000元/m3，鋼筋、混凝土的運輸費用也較高。根底的施工費用約為工程造價的1525，根底施工等各方面的費用比國外要高出很多，工期較長，在國外招標中，和國外設(shè)計的根底相比，處于不利的位置。 4、我國架空輸電線路地基根底工程

11、存在問題的緣由 我國架空輸電線路地基根底工程存在上述問題的緣由為： 1、普通輸電線路所經(jīng)地域的地形、地質(zhì)條件差別較大，設(shè)計和施工要思索的邊境條件較多，加之科研條件和研討經(jīng)費的制約，在輸電線路桿塔根底方面的科研任務(wù)較薄弱，科研成果較少，技術(shù)貯藏缺乏。 2、對地基根底問題國內(nèi)外專家和學(xué)者已做了大量的研討任務(wù)，獲得了許多有價值的成果，但大多數(shù)都把留意力集中在某些構(gòu)造如建筑物、橋梁等的根底上，這些研討成果由于以下緣由而限制了它們在電力線路上運用： 1抗拔荷載經(jīng)常是各種輸電線路桿塔根底設(shè)計的控制條件，而對建筑物和橋梁來說上拔力卻是次要的。 2輸電線路桿塔根底所在的土質(zhì)勘測，無論在準確性還是在詳細程度上，

12、都無法與建筑物和橋梁相比。 3一條線路上能夠運用許多根本一樣的桿塔，但它們的根底那么因土質(zhì)不同而不同。 4線路桿塔常位于無人居住之處，而且除了施工、檢修和維護外并不危及人們的生命平安。 這些不同導(dǎo)致電力工業(yè)的桿塔根底有其獨特的分析、設(shè)計方法，這些內(nèi)容在普通的根底書籍中是難以找到的，例如：普通的根底工程教科書對根底上拔問題僅附帶提一下，對鋼框構(gòu)造的根底很少涉及。這樣就導(dǎo)致在輸電線路根底方面受過專門訓(xùn)練的國內(nèi)人才偏少，專門從事輸電線路桿塔根底設(shè)計的高級研討人員那么更少。 3、國內(nèi)電力行業(yè)對桿塔根底也做了一些研討任務(wù)，但還沒有建立專門的根底工程實驗室，對不同特性地基、不同型式根底展開系統(tǒng)的實驗研討。

13、目前，世界上電力工業(yè)興隆國家，非常注重桿塔根底的研討，尤其是美國、加拿大等國，除了實際分析計算外，還建立了專門的巖土工程實驗室，對不同特性地基、不同型式根底進展了系統(tǒng)的實驗研討，有效保證了線路的平安運轉(zhuǎn)，同時降低了線路根底造價。美國、加拿大等國可以針對輸電線路所經(jīng)地域的地質(zhì)情況，提出合理的根底型式。因此建立我國專門的輸電線路桿塔根底工程實驗室，可為各種根底型式的實驗研討提供保證，對提高線路的可靠性，推進行業(yè)技術(shù)提高有重要意義。 5、結(jié)語 中國“十五方案綱要中國國家電力公司提出加強城鄉(xiāng)電網(wǎng)建立和改造，建立西電東送的北、中、南3條大通道，因此非常有必要加強架空輸電線路地基根底工程的研討，成立專門的

14、輸電線路地基根底工程實驗室，針對輸電線路桿塔根底的共性、前沿和關(guān)鍵的科學(xué)問題，探求輸電線路桿塔根底的機理和規(guī)律，構(gòu)成我國系統(tǒng)完好的“送電線路根底設(shè)計和計算的實際體系。瞄準國家急需處理的“西電東送工程中出現(xiàn)的一系列地基根底工程關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，進展地基處置、巖土邊坡加固、巖土工程環(huán)境維護等設(shè)計方法、施工技術(shù)等關(guān)鍵控制技術(shù)的探求與創(chuàng)新，研討開發(fā)出平安、經(jīng)濟、適用的科技成果為工程建立效力，徹底改動我國送電線路根底設(shè)計保守落后的現(xiàn)狀，開創(chuàng)我國21世紀送電線路根底工程 “技術(shù)先進、設(shè)計平安合理的全新局面。輸電線路桿塔接地設(shè)計降低桿塔接地電阻是提高桿塔耐雷程度、降低雷擊跳閘率的重要途徑。對輸電線路的雷擊跳

15、閘率進展的沖擊分析闡明，山區(qū)多雷區(qū)的輸電線路頻頻發(fā)生雷擊跳閘缺點，丈量雷擊缺點所在桿塔的接地電阻大部分都偏大。進一步檢測分析，桿塔接地安裝均不同程度地存在一些缺陷，而緣由或是設(shè)計不盡合理、或是施工不嚴厲規(guī)范、或是運轉(zhuǎn)環(huán)境惡劣、或是運轉(zhuǎn)維護不及時。利用各自優(yōu)點而改良的接地電阻丈量新方法，并提出了幾種理接地電阻超標值的方法。送電線路桿塔必需可靠接地，以確保雷電流泄入大地，維護線路絕緣。為提高耐雷程度，維護設(shè)備絕緣和防止跨步電壓產(chǎn)生的人身損傷，就一定要降低桿塔的接地電阻。關(guān)鍵詞：輸電線路桿塔接地設(shè)計一、引言輸電線路桿塔接地安裝是輸電線路的重要組成部分,是接地體和接地引下線的總稱,接地電阻是指接地體散

16、流電阻、接地引下線電阻和接觸電阻的總和。其作用是確保雷電流可靠泄入大地,維護線路設(shè)備絕緣,減少線路雷擊跳閘率,提高運轉(zhuǎn)可靠性和防止跨步電壓產(chǎn)生的人身損傷。對輸電線路桿塔接地安裝進展規(guī)范管理和維護,確保接地安裝完好性是降低輸電線路雷擊跳閘率的有效措施,降低接地安裝接地電阻是提高線路耐雷程度的主要措施。輸電線路桿塔接地安裝是輸電線路的重要組成部分,是輸電線路防雷的主要措施,其設(shè)計、施工及運轉(zhuǎn)維護的好壞直接關(guān)系到輸電線路桿塔耐雷程度的高低和輸電線路的平安穩(wěn)定運轉(zhuǎn),為此需求對桿塔接地安裝的設(shè)計、施工和開工驗收開展全過程、全方位的技術(shù)監(jiān)視,同時要加強運轉(zhuǎn)維護管理,對存在缺陷或不合格的接地安裝及時進展改造

17、處置,直至滿足相關(guān)要求。輸電線路桿塔接地安裝改造引薦采用添加垂直接地體、加長接地帶、改動接地方式、換土或采用接地新技術(shù)(如接地模塊、陰極維護陽極接地)等措施進展,原那么上不運用化學(xué)降阻劑。對混凝土桿存在導(dǎo)通接觸不良的情況,引薦采用混凝土桿外引接地,即利用一定截面的扁鋼從架空地線懸掛點引至接地體進展接地。二、我國輸電線路桿塔接地情況：輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，它將宏大的電能保送到四面八方，是銜接各個變電站、個重要用戶的紐帶。輸電線路的平安運轉(zhuǎn)，直接影響到了電網(wǎng)的穩(wěn)定和向用戶的可靠供電。因此，輸電線路的平安運轉(zhuǎn)在電網(wǎng)中占據(jù)舉足輕重的位置，是實現(xiàn)“強電強網(wǎng)的需求，也是向工農(nóng)業(yè)消費、寬廣人民生活提供

18、不延續(xù)電力的需求。1、我國架空輸電線路地基根底工程現(xiàn)狀我國幅員遼闊，各個地域的地質(zhì)條件相差很大，所采用的輸電線路根底方式也較為多樣。其中西北地域主要為黃土地基，也存在部分沙漠及巖石地基。黃土地基運用的根底方式主要有剛性臺階式根底和插入式根底，部分脆弱地基那么主要采用鉆孔灌注樁。西北地域黃土具有濕陷性，常采用二灰換添法，石灰和素土的比例普通采用2:8或3:7，對重點塔位的地基重點處置。沙漠地域地基抗剪強度低，比普通根底要多埋深1米。山區(qū)的巖石地基運用的根底方式主要有掏挖式根底等。在西北地域，出現(xiàn)倒塔普通不是根底緣由，主要是有外界要素的作用，如滑坡、流沙、河流沖刷等。東北地域和新疆北部多為凍土地基

19、，運用的根底方式主要是插入式根底和掏挖式根底。同時，在東北的部分地域和新疆的南部也存在永凍土和巖石地基，運用的根底方式主要是斜插式根底。我國華北地域的石家莊以北、北京地域、和內(nèi)蒙古地域的土質(zhì)條件較好，天津地域有軟土地基，土質(zhì)條件較差。各地運用的根底方式主要有：嵌固式根底、錨桿式根底、插入式根底和掏挖式根底，同時還有灌注樁、挖孔樁、擴底樁等。我國華東地域河網(wǎng)密布，主要是脆弱地基。在進展輸變電桿塔建造時，有的對地基先進展處置，然后再建造桿塔根底。在這一地域采用的根底方式有：灌注樁、大板式根底、螺旋錨式根底、擠密碎石樁和擠密砂樁。螺旋錨用鋼量大，機具復(fù)雜。灌注樁造價高昂，且質(zhì)量不易控制。2輸電線路桿

20、塔的接地電阻能否可測：接地和接地電阻是多學(xué)科專業(yè)技術(shù)的根底，百年來為工業(yè)、消費、生活及科研的實際所證明，須臾不可離。提出接地電阻應(yīng)予廢棄無疑與世界百年工業(yè)史相悖。物理學(xué)作為一門根底學(xué)科應(yīng)效力于各項專業(yè)技術(shù)，特別是電力和防雷技術(shù)，這種效力應(yīng)建立在實際與實際相結(jié)合的根底之上。實際脫離實際，或者實際任務(wù)者不從現(xiàn)實際，不僅實際沒有開展出路，有時還會鬧出低級笑話來。接地電阻的難測不能說成不可測，并以接地電阻的不可測和高壓靜電扮演為據(jù)提出“廢棄接地電阻。3、接地電阻與避雷線之間有著密不可分的聯(lián)絡(luò)：架設(shè)避雷線是輸電線路防雷維護的最根本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時還具有以下作用：分流

21、作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；經(jīng)過對導(dǎo)線的耦協(xié)作用可以減小線路絕緣子的電壓；對導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。因此規(guī)程規(guī)定，220kV及以上電壓等級的輸電線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，110kV線路普通也應(yīng)全線架設(shè)避雷線。同時，為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率。避雷線對邊導(dǎo)線的維護角應(yīng)做得小一些，普通采用2030。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到20左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，維護角在15及以下。為了起到維護作用，避雷線應(yīng)在每基桿塔處接地。

22、在雙避雷線的超高壓輸電線路上，正常的任務(wù)電流將在每個檔距中兩根避雷線所組成的閉合回路里感應(yīng)出電流并引起功率損耗。為了減小這一損耗，同時為了把避雷線兼作通訊及繼電維護的通道，可將避雷線經(jīng)過一個小間隙對地(桿塔)絕緣起來。雷擊時，間隙被擊穿，使避雷線接地。在現(xiàn)代高壓及超高壓線路上，同桿架設(shè)的雙回道路路日益增多，對此類線路在采用通常的防雷措施尚不能滿足要求時，可思索采用不平衡絕緣方式來降低雙回路雷擊同時跳閘率，以保證線路的延續(xù)供電。不平衡絕緣的原那么是使雙回路的絕緣子串片數(shù)有差別，這樣，雷擊時絕緣子串片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，添加了對另一回路導(dǎo)線的耦協(xié)作用，提高了線路的耐雷程度使之不發(fā)生閃絡(luò)，保證了另一回路的延續(xù)供電。4、桿塔的接地方式同桿塔所處土質(zhì)能否有關(guān)：1普通輸電線路所經(jīng)地域的地形、地質(zhì)條件差別較大，設(shè)計和施工要思索的邊境條件較多，加之科研條件和研討經(jīng)費的制約，在輸電線路桿塔根底方面的科研任務(wù)較薄弱，科研成果較少，技術(shù)