输电线路基础与接地设计

1、.：.；我国架空输电线路地基根底工程现状及存在的问题国家电力公司电力建立研讨所 1、引言 随着我国国民经济的飞速开展，国家每年用于电力根底设备，特别是用于高压输电线路的投资日益添加。杆塔根底作为输电线路构造的重要组成部分，它的造价、工期和劳动耗费量在整个线路工程中占很大比重。据有关资料统计：输电线路根底工程施工工期约占整个工期一半时间，运输量约占整个工程60%，费用约占整个工程15%35%。根底选型、设计及施工的优劣严重影响着线路工程的建立。根据我国现有的技术规范，上部铁塔部分的设计和国外相比，较为合理和成熟，而设计的根底尺寸比国外大，设计较为保守，因此根底施工等各方面的费用比国外要高出很多。

2、同时,下部根底过大，假设根底是大面积的开挖，势必会呵斥大面积植被的破坏和水土的流失。因此有必要加强对输电线路根底的研讨，降低混凝土和钢筋的用量，减小土石方的开挖量，从而降低根底造价，节省资源，同时也减小对植被的破坏，加强环境维护，获得较好的经济效益和社会效益，实现可继续开展。但是目前我国尚未系统地开展新的根底型式的实验、测试和分析研讨，杆塔根底已成为输电线路建立中非常薄弱的环节，地基处置及其根底型式选择与设计优化是当前输电线路工程迫切需求处理的艰苦课题。 2、我国架空输电线路地基根底工程现状 我国幅员辽阔，各个地域的地质条件相差很大，所采用的输电线路根底方式也较为多样。 其中西北地域主要为黄土

3、地基，也存在部分沙漠及岩石地基。黄土地基运用的根底方式主要有刚性台阶式根底和插入式根底，部分脆弱地基那么主要采用钻孔灌注桩。西北地域黄土具有湿陷性，常采用二灰换添法，石灰和素土的比例普通采用2:8或3:7，对重点塔位的地基重点处置。 沙漠地域地基抗剪强度低，比普通根底要多埋深1米。山区的岩石地基运用的根底方式主要有掏挖式根底等。在西北地域，出现倒塔普通不是根底缘由，主要是有外界要素的作用，如滑坡、流沙、河流冲刷等。 东北地域和新疆北部多为冻土地基，运用的根底方式主要是插入式根底和掏挖式根底。同时，在东北的部分地域和新疆的南部也存在永冻土和岩石地基，运用的根底方式主要是斜插式根底。 我国华北地域

4、的石家庄以北、北京地域、和内蒙古地域的土质条件较好，天津地域有软土地基，土质条件较差。各地运用的根底方式主要有：嵌固式根底、锚杆式根底、插入式根底和掏挖式根底，同时还有灌注桩、挖孔桩、扩底桩等。 我国华东地域河网密布，主要是脆弱地基。在进展输变电杆塔建造时，有的对地基先进展处置，然后再建造杆塔根底。在这一地域采用的根底方式有：灌注桩、大板式根底、螺旋锚式根底、挤密碎石桩和挤密砂桩。螺旋锚用钢量大，机具复杂。灌注桩造价高昂，且质量不易控制。 中南地域的地质情况较为复杂，有软土、岩石、膨胀土等。 1华中地域软土比较多，特别是江汉平原一带，土壤的内析水较多，采用的根底方式以大板式根底、桩基钻孔灌注桩

5、、沉管桩为主，也有采用沉井替代。桩根底的费用是掏挖根底的45倍，造价非常昂贵。运用的其它根底方式主要有：刚性阶梯式根底、掏挖式根底等。 2在三峡、宜昌地域，山区的花岗岩比较多，运用的根底方式主要有：岩石锚杆式根底和岩石插入式根底。 3在鄂西北的丘陵地带，黄色粘土比较多，运用的根底方式主要有：刚性阶梯式根底、掏挖式根底等。 4在其他一些地域，多为粉土、砂土和可塑粘土地质条件，近几年来插入式根底用的较多，但该根底方式不适用于软土地基。 西南地域主要以山区为主，地基主要是岩石。运用的根底方式主要是：岩石锚桩、嵌固式根底和斜插式根底。山区水塘附近的软土地基，地基处置的主要方法是：砂井、粉喷桩等。 3、

6、我国架空输电线路地基根底工程存在的问题 3.1 设计方面的问题 我国架空输电线路地基根底工程在设计方面存在的问题有： 1由于输电线路地基根底工程问题的特殊性和复杂性，目前还没有采用概率极限形状设计原那么，依然采用总平安系数法，而不是分项系数设计法。国内外很多专家、学者都在努力于地基根底工程可靠度的研讨。地基根底工程问题与构造工程问题实行同步的可靠度设计是国际趋势。输电线路地基根底工程假设继续在以后较长时间内沿用传统平安系数设计法的定值设计方法，显然是不适宜的。如何尽快改动这种现状是一个紧迫且具有现实意义的问题。 2由风荷载引起的输电线路杆塔的破坏常给经济建立和人民生活带来非常严重的影响，而且需

7、求破费大量的资金和时间修复。据统计，在各类杆塔倒塌、导线断股等严重事故中，由风引起的约占30%。动力风荷载需求经过实际和实验的方法，根据风特性、构造自振特性以及风和构造地基根底的相互作用等多方面的参数才干确定，因此，动力风效应分析的正确性和精度将关系到送电线路杆塔及根底设计的合理和平安。研讨风与杆塔构造体系的相互作用，并且在输电线路设计中采取恰当的抗风措施，对保证线路构造体系的平安有非常重要的意义。 3在软土质地域，由于其杆塔根底设计不仅要满足普通杆塔根底设计要求，还应满足塔基沉降量、倾斜度等要求，因此软土质地域杆塔根底设计有其特殊性。在脆弱地基中运用灌注桩，造价很高，质量不易控制；在脆弱地基

8、中假设运用大板式根底，根底的尺寸约为78m，本钱较高，土的开方量大，施工复杂，钢筋用量在7、8 t。且大板式根底有时在铁塔安装前，根底曾经发生了不均匀沉降。由于我国以往在软土质地域地基处置及其杆塔根底方面的研讨存在许多缺乏之处，导致软土质地域杆塔根底设计程度较低，与国际先进程度相比存在较大的差距，其根底部分的造价占线路总体投资的比例普通在2535左右，有的甚至更高，而又未系统的开展新的根底型式的实验、测试和分析研讨，因此软土质地域杆塔根底已成为输电线路建立中非常薄弱的环节，而地基处置及其根底型式选择与设计优化那么是软土质地域输电线路工程迫切需求处理的艰苦课题。 另外，我国架空输电线路地基根底工

9、程在设计方面除上述问题比较突出以外，还存在以下问题：在我国的东北和西北地域，由于冻土的冻胀使根底位置抬高，怎样处置冻土地基成为重要课题；在近海区建造输变电线路，在海水中，根底抗腐蚀性的问题不可忽视。 3.2 勘测方面的问题 在山区，由于勘测点较多，勘测比较粗浅，对变电站和塔位的地质情况的了解不是很准确，有时易发生滑坡景象。所以运用岩石地基虽然根底造价可以降低很多，但鉴定岩石物理性质和力学性质的方法、手段等需求改良。 3.3 施工方面的问题 在山区施工，现有的施工机具难以进入场地进展施工，钢筋、混凝土的运输和根底的开挖等较为困难。在软土地基施工，水网密布，各种施工机具难以进入场地，各种根底方式的

10、施工比较困难。因此，需求研制轻巧、高效的施工机具以处理施工方面存在的问题。 总之，根据我国现有的技术规范，上部铁塔部分的设计和国外相比，较为合理和成熟，但根据现有的进展根底设计过于保守，设计实际不断延用前苏联规范，根底的尺寸要比国外同等级别的根底大，根底的平安系数过高，根底砼及钢筋用量过大，根底的施工工程量占总体工程量的比重较大，约为20，其中，仅土石方的开挖费用就为25003000元/m3，钢筋、混凝土的运输费用也较高。根底的施工费用约为工程造价的1525，根底施工等各方面的费用比国外要高出很多，工期较长，在国外招标中，和国外设计的根底相比，处于不利的位置。 4、我国架空输电线路地基根底工程

11、存在问题的缘由 我国架空输电线路地基根底工程存在上述问题的缘由为： 1、普通输电线路所经地域的地形、地质条件差别较大，设计和施工要思索的边境条件较多，加之科研条件和研讨经费的制约，在输电线路杆塔根底方面的科研任务较薄弱，科研成果较少，技术贮藏缺乏。 2、对地基根底问题国内外专家和学者已做了大量的研讨任务，获得了许多有价值的成果，但大多数都把留意力集中在某些构造如建筑物、桥梁等的根底上，这些研讨成果由于以下缘由而限制了它们在电力线路上运用： 1抗拔荷载经常是各种输电线路杆塔根底设计的控制条件，而对建筑物和桥梁来说上拔力却是次要的。 2输电线路杆塔根底所在的土质勘测，无论在准确性还是在详细程度上，

12、都无法与建筑物和桥梁相比。 3一条线路上能够运用许多根本一样的杆塔，但它们的根底那么因土质不同而不同。 4线路杆塔常位于无人居住之处，而且除了施工、检修和维护外并不危及人们的生命平安。 这些不同导致电力工业的杆塔根底有其独特的分析、设计方法，这些内容在普通的根底书籍中是难以找到的，例如：普通的根底工程教科书对根底上拔问题仅附带提一下，对钢框构造的根底很少涉及。这样就导致在输电线路根底方面受过专门训练的国内人才偏少，专门从事输电线路杆塔根底设计的高级研讨人员那么更少。 3、国内电力行业对杆塔根底也做了一些研讨任务，但还没有建立专门的根底工程实验室，对不同特性地基、不同型式根底展开系统的实验研讨。

13、目前，世界上电力工业兴隆国家，非常注重杆塔根底的研讨，尤其是美国、加拿大等国，除了实际分析计算外，还建立了专门的岩土工程实验室，对不同特性地基、不同型式根底进展了系统的实验研讨，有效保证了线路的平安运转，同时降低了线路根底造价。美国、加拿大等国可以针对输电线路所经地域的地质情况，提出合理的根底型式。因此建立我国专门的输电线路杆塔根底工程实验室，可为各种根底型式的实验研讨提供保证，对提高线路的可靠性，推进行业技术提高有重要意义。 5、结语 中国“十五方案纲要中国国家电力公司提出加强城乡电网建立和改造，建立西电东送的北、中、南3条大通道，因此非常有必要加强架空输电线路地基根底工程的研讨，成立专门的

14、输电线路地基根底工程实验室，针对输电线路杆塔根底的共性、前沿和关键的科学问题，探求输电线路杆塔根底的机理和规律，构成我国系统完好的“送电线路根底设计和计算的实际体系。瞄准国家急需处理的“西电东送工程中出现的一系列地基根底工程关键科学技术问题，进展地基处置、岩土边坡加固、岩土工程环境维护等设计方法、施工技术等关键控制技术的探求与创新，研讨开发出平安、经济、适用的科技成果为工程建立效力，彻底改动我国送电线路根底设计保守落后的现状，开创我国21世纪送电线路根底工程 “技术先进、设计平安合理的全新局面。输电线路杆塔接地设计降低杆塔接地电阻是提高杆塔耐雷程度、降低雷击跳闸率的重要途径。对输电线路的雷击跳

15、闸率进展的冲击分析阐明，山区多雷区的输电线路频频发生雷击跳闸缺点，丈量雷击缺点所在杆塔的接地电阻大部分都偏大。进一步检测分析，杆塔接地安装均不同程度地存在一些缺陷，而缘由或是设计不尽合理、或是施工不严厉规范、或是运转环境恶劣、或是运转维护不及时。利用各自优点而改良的接地电阻丈量新方法，并提出了几种理接地电阻超标值的方法。送电线路杆塔必需可靠接地，以确保雷电流泄入大地，维护线路绝缘。为提高耐雷程度，维护设备绝缘和防止跨步电压产生的人身损伤，就一定要降低杆塔的接地电阻。关键词：输电线路杆塔接地设计一、引言输电线路杆塔接地安装是输电线路的重要组成部分,是接地体和接地引下线的总称,接地电阻是指接地体散

16、流电阻、接地引下线电阻和接触电阻的总和。其作用是确保雷电流可靠泄入大地,维护线路设备绝缘,减少线路雷击跳闸率,提高运转可靠性和防止跨步电压产生的人身损伤。对输电线路杆塔接地安装进展规范管理和维护,确保接地安装完好性是降低输电线路雷击跳闸率的有效措施,降低接地安装接地电阻是提高线路耐雷程度的主要措施。输电线路杆塔接地安装是输电线路的重要组成部分,是输电线路防雷的主要措施,其设计、施工及运转维护的好坏直接关系到输电线路杆塔耐雷程度的高低和输电线路的平安稳定运转,为此需求对杆塔接地安装的设计、施工和开工验收开展全过程、全方位的技术监视,同时要加强运转维护管理,对存在缺陷或不合格的接地安装及时进展改造

17、处置,直至满足相关要求。输电线路杆塔接地安装改造引荐采用添加垂直接地体、加长接地带、改动接地方式、换土或采用接地新技术(如接地模块、阴极维护阳极接地)等措施进展,原那么上不运用化学降阻剂。对混凝土杆存在导通接触不良的情况,引荐采用混凝土杆外引接地,即利用一定截面的扁钢从架空地线悬挂点引至接地体进展接地。二、我国输电线路杆塔接地情况：输电线路是电力系统的大动脉，它将宏大的电能保送到四面八方，是衔接各个变电站、个重要用户的纽带。输电线路的平安运转，直接影响到了电网的稳定和向用户的可靠供电。因此，输电线路的平安运转在电网中占据举足轻重的位置，是实现“强电强网的需求，也是向工农业消费、宽广人民生活提供

18、不延续电力的需求。1、我国架空输电线路地基根底工程现状我国幅员辽阔，各个地域的地质条件相差很大，所采用的输电线路根底方式也较为多样。其中西北地域主要为黄土地基，也存在部分沙漠及岩石地基。黄土地基运用的根底方式主要有刚性台阶式根底和插入式根底，部分脆弱地基那么主要采用钻孔灌注桩。西北地域黄土具有湿陷性，常采用二灰换添法，石灰和素土的比例普通采用2:8或3:7，对重点塔位的地基重点处置。沙漠地域地基抗剪强度低，比普通根底要多埋深1米。山区的岩石地基运用的根底方式主要有掏挖式根底等。在西北地域，出现倒塔普通不是根底缘由，主要是有外界要素的作用，如滑坡、流沙、河流冲刷等。东北地域和新疆北部多为冻土地基

19、，运用的根底方式主要是插入式根底和掏挖式根底。同时，在东北的部分地域和新疆的南部也存在永冻土和岩石地基，运用的根底方式主要是斜插式根底。我国华北地域的石家庄以北、北京地域、和内蒙古地域的土质条件较好，天津地域有软土地基，土质条件较差。各地运用的根底方式主要有：嵌固式根底、锚杆式根底、插入式根底和掏挖式根底，同时还有灌注桩、挖孔桩、扩底桩等。我国华东地域河网密布，主要是脆弱地基。在进展输变电杆塔建造时，有的对地基先进展处置，然后再建造杆塔根底。在这一地域采用的根底方式有：灌注桩、大板式根底、螺旋锚式根底、挤密碎石桩和挤密砂桩。螺旋锚用钢量大，机具复杂。灌注桩造价高昂，且质量不易控制。2输电线路杆

20、塔的接地电阻能否可测：接地和接地电阻是多学科专业技术的根底，百年来为工业、消费、生活及科研的实际所证明，须臾不可离。提出接地电阻应予废弃无疑与世界百年工业史相悖。物理学作为一门根底学科应效力于各项专业技术，特别是电力和防雷技术，这种效力应建立在实际与实际相结合的根底之上。实际脱离实际，或者实际任务者不从现实际，不仅实际没有开展出路，有时还会闹出低级笑话来。接地电阻的难测不能说成不可测，并以接地电阻的不可测和高压静电扮演为据提出“废弃接地电阻。3、接地电阻与避雷线之间有着密不可分的联络：架设避雷线是输电线路防雷维护的最根本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：分流

21、作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；经过对导线的耦协作用可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。因此规程规定，220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线，110kV线路普通也应全线架设避雷线。同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率。避雷线对边导线的维护角应做得小一些，普通采用2030。220kV及330kV双避雷线线路应做到20左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，维护角在15及以下。为了起到维护作用，避雷线应在每基杆塔处接地。

22、在双避雷线的超高压输电线路上，正常的任务电流将在每个档距中两根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流并引起功率损耗。为了减小这一损耗，同时为了把避雷线兼作通讯及继电维护的通道，可将避雷线经过一个小间隙对地(杆塔)绝缘起来。雷击时，间隙被击穿，使避雷线接地。在现代高压及超高压线路上，同杆架设的双回道路路日益增多，对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，可思索采用不平衡绝缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率，以保证线路的延续供电。不平衡绝缘的原那么是使双回路的绝缘子串片数有差别，这样，雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于地线，添加了对另一回路导线的耦协作用，提高了线路的耐雷程度使之不发生闪络，保证了另一回路的延续供电。4、杆塔的接地方式同杆塔所处土质能否有关：1普通输电线路所经地域的地形、地质条件差别较大，设计和施工要思索的边境条件较多，加之科研条件和研讨经费的制约，在输电线路杆塔根底方面的科研任务较薄弱，科研成果较少，技术