龍宮洞水力發(fā)電廠接地裝置改造的幾點思考

【摘 要】接地電阻值是水力發(fā)電廠接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標，接地網(wǎng)每年都會不同程度的腐蝕，使接地網(wǎng)接地電阻逐年變大，導致設備的接地電阻發(fā)生變化。如果設備的接地電阻值超出正常范圍，有時會給設備造成嚴重損失，有可能造成人身傷害。為了保證電廠各種電氣設備的接地電網(wǎng)裝置在規(guī)程范圍內(nèi)安全可靠運行，必須使接地電阻值在規(guī)程范圍內(nèi)，超出正常范圍必須對接地電網(wǎng)裝置進行合理改造。

【關(guān)鍵詞】接地裝置改造選擇；施工布置；電阻測量

一、前言

縉云縣龍宮洞水力發(fā)電廠設計裝機容量20MW，目前只安裝一臺10MW機組，發(fā)電機電壓6.3kV，出線電壓等級為35kV，均為中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)。根據(jù)《水力發(fā)電廠接地設計技術(shù)》（DL/T5091-1999）規(guī)定，龍宮洞水力發(fā)電廠的接地裝置為高壓與低壓電力設備共用的接地裝置，接地電阻不宜超過4歐姆。

龍宮洞水力發(fā)電廠投運近二十年，多次實測接地電阻為12-14歐姆，遠超過4歐姆的設計值，一直是電廠安全運行的潛在危險因素。為此，電廠研究決定實施接地裝置改造工程，降低接地電阻，消除事故隱患。

二、接地裝置改造方案選擇

根據(jù)電廠實際情況，參考其他電站接地改造的經(jīng)驗和教訓，接地裝置改造實施方案主要有三個：

方案一、延伸土壤接地網(wǎng)。利用主廠房后邊、壓力鋼管旁的寬20-30m、長50m左右的約1000平方米的菜地，敷設以水平接地體為主，并盡量埋設長2.5m左右的垂直接地體，同時采用粘土或接地電阻降阻劑降低土壤電阻率，以達到降低接地電阻的目的；

方案二、鉆井深埋法。在廠房四周間距50m左右的四角用鉆機打四個孔，采用φ110毫米地質(zhì)鉆機打孔，深度40-50m，孔內(nèi)安裝φ50毫米的厚壁鋼管，再灌入碳粉漿（用碳纖維拌水漿）或降阻劑，將四個深埋接地體用60*6mm扁鋼并聯(lián)成了完整的接地體，再用60*6mm接地扁鋼與原接地網(wǎng)連接；

方案三、水下接地網(wǎng)。在電站尾水即二級電站水庫內(nèi)敷設寬24m、長48m左右的約1152平方米水下接地網(wǎng)。具體做法：二級電站水庫內(nèi)用60*6mm扁鋼敷設成間距6m左右的矩形網(wǎng)，接地扁鋼盡量埋入河沙中或加以固定。水下接地網(wǎng)沿發(fā)電尾水渠用60*6mm接地扁鋼與原接地網(wǎng)連接，另外沿廠區(qū)排水涵洞敷設二條60*6mm接地扁鋼與升壓開關(guān)站接地網(wǎng)連接。

三、接地裝置改造方案比較

1）方案一的優(yōu)缺點：主要工程量：700m接地溝槽開挖、回填約700立方米土方，降阻劑6立方米，60*6mm扁鋼700m，63*63*6mm角鋼150m，駁坎（溪邊）30m，估算投資90240元；方案一的優(yōu)點是施工簡單，造價較低，但從現(xiàn)有的接地網(wǎng)接地電阻情況，由于菜地表層土壤厚度薄，只有30-40cm，下覆基巖為花崗巖，電阻率很高，降阻效果不佳。

2）方案二的優(yōu)缺點：主要工程量：φ110毫米地質(zhì)鉆孔200m，灌入降阻劑4噸，60*6mm扁鋼100m，50×50×5mm等邊角鋼200m，連接溝槽開挖、回填約100立方米，估算投資175580元；方案二的優(yōu)點是專業(yè)隊伍施工，存在的問題是投資較大，廠區(qū)下覆基巖花崗巖的電阻率很高，降阻效果不一定能達到預期要求。

3）方案三的優(yōu)缺點：方案三的主要工程量：60*6mm扁鋼704m，水中石方開挖、回填約200立方米，估算投資88489元；方案三的優(yōu)點是工程量小，造價低，存在的問題：需要二級電站配合、水中施工難度較大。

四、接地裝置改造方案決定

在保證降低接地電阻的前提下，盡量節(jié)約工程造價，經(jīng)綜合比較，接地裝置改造選擇方案三的水下接地網(wǎng)：即在二級電站水庫內(nèi)敷設寬24m、長48m左右的約1152平方米水下接地網(wǎng)。

五、水下接地網(wǎng)接地電阻估算

水下接地網(wǎng)接地電阻計算采用工程簡化公式

R=Ksρs/40 （Ω）

其中ρs-河水電阻率（Ωm），溪水一般為50-100Ωm，本工程取100。

Ks-查《水力發(fā)電廠接地設計技術(shù)》曲線A3（c），水下接地網(wǎng)面積24*48 （m2）時為1.5。

計算結(jié)果的：

R=1.5*100/40=3.75（Ω）

計算結(jié)果表明，設計的水下接地網(wǎng)接地電阻計算值滿足要求。

六、水下接地網(wǎng)布置

龍宮洞二級電站在龍宮洞水力發(fā)電廠廠房下游300m左右建壩引水發(fā)電，二級水庫壩址以上集雨面積13.5平方公里，正常蓄水位308m，設計洪水位309.5m，校核洪水位310m，設計死水位297.4m。正常蓄水位時水面面積15.54畝，正常庫容10.05萬方；死庫容3.45萬方，總庫容16.65萬方。大壩高30.6m，壩頂長96m。

二級電站水庫正常蓄水位時迴水至龍宮洞水力發(fā)電廠尾水出口處，但水位下降時，會產(chǎn)生水面不能與尾水銜接的河道裸露區(qū)。水下接地網(wǎng)布置的原則是接地網(wǎng)敷設的高程低于正常死水位1.0m左右。二級電站水庫設計死水位為297.4m，但二級電站正常運行時為盡量利用高水頭發(fā)電，基本保持與龍宮洞水力發(fā)電廠同步運行，水庫水位保持在正常高水位，水庫水位一般下降在0.5m左右。為此，二級電站水庫運行死水位按307.5m考慮，因此水下接地網(wǎng)敷設高程應按不高于306.5m高程設計。

為滿足接地體淹沒水深要求，結(jié)合二級水庫迴水位置及水深，水下接地網(wǎng)上游邊緣位于到生活區(qū)拱橋下游邊處，接地網(wǎng)水流方向長48m，寬24m，兩側(cè)離河岸4-5m。水下接地網(wǎng)寬24*長48m的長方形，網(wǎng)孔4*4共16孔，水平面積1152平方米。在下游水深位置接地網(wǎng)盡量往外延伸。

水下接地網(wǎng)在上游端用二根60*6mm接地扁鋼沿機組尾水渠接到廠內(nèi)接地網(wǎng)；水下接地網(wǎng)的中下游處用二根60*6mm接地扁鋼沿廠區(qū)排水涵洞與升壓開關(guān)站原接地網(wǎng)連接。

七、水下接地網(wǎng)施工

1）接地扁鋼材料。電站地處山區(qū)，經(jīng)常會有泥石流發(fā)生，為防止接地扁鋼被石頭砸斷斷開，接地扁鋼截面選用60*6mm的熱鍍鋅扁鋼，以免扁鋼在水中生銹影響水質(zhì)。

2）接地扁鋼敷設。水下接地網(wǎng)用60*6mm的熱鍍鋅扁鋼焊接成外緣閉合的矩形網(wǎng)，網(wǎng)孔數(shù)為16個，每個網(wǎng)孔長12m，寬6m，水下接地網(wǎng)總面積為1152m2。水下接地網(wǎng)四角做成半徑為3m左右的弧形。接地扁鋼盡量埋入河沙中或用巨石壓住加以固定。水中接地扁鋼連接采用焊接。二根接地扁鋼搭接長度應不小于120mm，四（側(cè)）邊可靠焊接。二根接地扁鋼十字交接連接應四（側(cè)）邊可靠焊接。

八、水下接地網(wǎng)接地電阻測量

水下接地網(wǎng)按設計施工，敷設完成后，電廠邀請有資質(zhì)的單位進行了現(xiàn)場接地電阻測量。測量結(jié)果是：全廠總接地網(wǎng)接地電阻為：3.2Ω；其中新增接地網(wǎng)接地電阻部分為3.5Ω。接地電阻達到設計要求。

注： 測試天氣：晴； 測試儀器： ZC-8型接地電阻測試儀；電壓極放線長度：300米，電流極放線長度：600米。

九、結(jié)語

龍宮洞電廠接地裝置改造工程，由于前期做了大量的準備工作，考察了兄弟電站進行接地改造的寶貴經(jīng)驗，也對接地深井降低接地電阻方案等進行了仔細的研究，結(jié)合電廠實際情況，因地制宜，采用最經(jīng)濟、可管接地方案，在設計、施工、原材料等各個環(huán)節(jié)嚴格把關(guān)，滿足規(guī)范要求，消除事故隱患，達到改造效果。