淺談山區(qū)小水電站的接地改造

蘭春星

摘要：山區(qū)小水電站一般位于高山峽谷之中，接地電阻普遍超標(biāo)。如何根據(jù)各個(gè)小水電站的特點(diǎn)，有針對性的進(jìn)行接地改造，提高機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水電站接地改造降阻措施安全運(yùn)行

中圖分類號：TV731 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1. 引言

山區(qū)小水電站一般位于高山峽谷之中，遠(yuǎn)離主電網(wǎng)，發(fā)出的電能就近送入地方電網(wǎng)或農(nóng)網(wǎng)。隨著近幾年國家主電網(wǎng)的普及，一大批小水電站納入了主電網(wǎng)運(yùn)行，這就對小水電站的安全運(yùn)行提出了更高的要求。而減少小水電站的接地電阻是確保機(jī)組安全運(yùn)行的措施之一。

2. 山區(qū)小水電站改造前的接地狀況

（1）對于大多數(shù)山區(qū)小水電站來說，一般都采用引水式廠房，引水隧洞短則一、二公里，長則五、六公里，庫區(qū)遠(yuǎn)離廠房及升壓站。廠房屬處的地理位置雖然相對“開闊”，但仍處在深山峽谷中，場地狹小。接地網(wǎng)的敷設(shè)只能沿著河道、廠房山邊、廠房側(cè)引水鋼管等。但由于受土層薄且土質(zhì)大多為風(fēng)化石、砂子，有的甚致根本沒有土層，完全為石頭的影響，土壤電阻率普遍偏高，一般在2000--3000Ω.m,有的甚致高達(dá)5000--8000Ω.m,全廠接地電阻嚴(yán)重超標(biāo)。

（2）山區(qū)水電站所在的地方,往往也是雷電活動強(qiáng)烈的地方,由于水電站的接地電阻偏高,對防雷造成了極為不利的影響。如避雷器動作后由于殘壓疊加上接地電阻上的壓降后,會使加到發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備上的電壓高而危及發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備的絕緣。同時(shí)也會在雷電流入地時(shí)沖擊電位升高,產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊電而干擾而影響微機(jī)保護(hù)、綜合自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3. 山區(qū)小水電站接地改造的幾種方式

(1)利用廠房附近的河道，接地扁鋼或接地圓鋼沿河道兩邊向上、下游分別延伸，河岸因河流原因常年濕度較大，土壤電阻率一般較低,對降接地電阻非常有效。

（2）充分利用山區(qū)水電站的自然接地體，如大壩庫區(qū)、引水鋼管、廠房等。一般水電站設(shè)計(jì)時(shí)廠房、升壓站、尾水等均有接地網(wǎng)，改造時(shí)將新增接地網(wǎng)與原接地網(wǎng)相連為一整體。

（3）當(dāng)接地網(wǎng)受地理及地質(zhì)情況限制時(shí)，可考慮利用降阻劑和其它的降阻材料進(jìn)行降阻。此種方法一般與外延接地配套使用。在水電站附件1km～2km范圍內(nèi)認(rèn)真進(jìn)行勘探、測量土壤電阻率,找到土壤電阻率較低的地方做外延接地。外延接地要經(jīng)嚴(yán)格的跨步電壓計(jì)算,防止外延處跨步電壓傷人。且外延接地的場所要選擇在不易被破壞的地方。要有很好的保護(hù)措施,防止在運(yùn)行時(shí)被破壞掉。外延地網(wǎng)與主地網(wǎng)的聯(lián)接要可靠,要采取多條聯(lián)接線聯(lián)接。

（4）打深井，深埋接地極。深埋接地極只在含砂量大的土壤環(huán)境中效果較為明顯，而且受環(huán)境影響小，而在一般土壤及含巖石較多的土壤中效果并不很理想。根據(jù)理論及實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)表明：在含砂土壤中，含砂層一般都在表面層，在地層深處的土壤電阻率較低，在這類土壤中接地極埋深的作用很大，同時(shí)可避免因土壤受環(huán)境溫度、濕度引起的接地電阻變化。

（5）采取綜合降阻措施。山區(qū)水電站由于其接地電阻偏高,采取單一的降阻措施往往難以達(dá)到預(yù)期的降阻目標(biāo),這時(shí)需要對現(xiàn)場地形、地勢及土壤電阻率等現(xiàn)場條件進(jìn)行綜合分析,采取綜合的降阻措施。比如可以采取外延加降阻劑、水下地網(wǎng)、河岸地網(wǎng)和自然接地體利用等多種降阻措施聯(lián)合應(yīng)用,以達(dá)到有效的,大幅度的降低接地電阻的目的。

4. 江南某小水電站接地改造實(shí)例

江南某水電站位于浙江省南部，裝機(jī)容量7000kW，接地電阻改造前為6.7Ω。原接地網(wǎng)受電站為地下廠房結(jié)構(gòu)，三個(gè)方向均為高山，另一個(gè)方向?yàn)閹r石溪溝的影響而非常小。在改造前擬定了以下幾種方案：

（1）打深井，深埋接地極的做法由于電站四周均為巖石，所以深井式接地裝置在該小水電站不適用。

（2）在庫區(qū)新增接地網(wǎng)的方法。該庫區(qū)受上游沖刷的影響，淤泥非常多，很適合接地網(wǎng)的敷設(shè)。但該庫區(qū)與發(fā)電廠房隔離兩座大山，接地網(wǎng)要穿越兩座大山非常困難。同時(shí)考慮過將接地網(wǎng)沿引水隧道引致廠房，但引水隧道只在靠廠房側(cè)一段大約50m左右設(shè)置了鋼襯，其余為開鑿后的自然狀態(tài)，接地網(wǎng)敷設(shè)在流道中不現(xiàn)實(shí)。

(3) 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，在廠房后山坡垂直距離約600m位置，找到一塊土壤電阻率相對較低的區(qū)域。設(shè)置了外延接地線、利用降阻劑和其它的降阻材料等多種降阻措施進(jìn)行降阻處理。

（4）具體選定接地施工位置為以下幾塊：I區(qū) ——廠房門口后山坡至原電站職工宿舍之間區(qū)域；Ⅱ區(qū) ——原電站職工宿舍至電站新辦公樓后山坡之間區(qū)域；Ⅲ區(qū)——為廠房門口后山坡公路以下區(qū)域。其中Ⅲ區(qū)區(qū)域面積較大，施工簡易且地表泥土直接可作為回填土，非常適合制作大面積集中地網(wǎng)。

（5）接地系統(tǒng)采用材料為： －60×6、40×4鍍鋅扁鋼及降阻劑、XCD-01降阻模塊。XCD-01低電阻接地模塊，是一種以非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性良好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成，它的誕生開創(chuàng)了接地材料和接地技術(shù)的新時(shí)代。XCD接地模塊內(nèi)置鍍鋅扁鋼或角鋼，將其與被保護(hù)的地線連接時(shí)，金屬接地體與大地的有效接觸面積將大大增加。而且由于接地模塊具有的吸濕、保濕性和穩(wěn)定的導(dǎo)電性，因此，金屬接地體與大地的接地電阻將大大減小，從而充分發(fā)揮接地模塊的降阻作用。

XCD-01接地模塊的性能指標(biāo)

（6）施工時(shí)，先挖好水平接地網(wǎng)的土溝，深度800mm，然后將-60*6金屬接地扁鋼焊好并敷設(shè)在土溝中，接地模塊埋設(shè)間距不宜小于2.5至3米。將降阻劑和水按比例均勻攪拌使其成糊狀。將攪拌好的降阻劑倒入土溝中充分搗實(shí)使接地扁鐵與降阻劑完全接觸。等降阻劑固化后將土回填即可。

5. 結(jié)語

當(dāng)接地改造安裝完成后測量全廠的接地電阻值。由于降阻劑和降阻模塊在安裝后填充料尚未向周圍土壤中滲透，與接地網(wǎng)和周圍土壤間的接觸并不十分緊密，在經(jīng)過一段時(shí)間后，降阻劑和降阻模塊將向周圍的土壤滲透，并最終趨于穩(wěn)定。

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