論珠海110kV白蓮變電站全站接地網(wǎng)電阻超標(biāo)施工處理

周夏涵

摘 要：110kV白蓮變電站（以下建成該變電站）是廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局于2014年底新建的一座變電站，由于地質(zhì)條件惡劣，直接導(dǎo)致在地基施工和全站地網(wǎng)施工難度增大，主接地網(wǎng)施工完成后，全站地網(wǎng)接地電阻為3.5Ω（實(shí)測(cè)），不符合設(shè)計(jì)要求。需要進(jìn)一步整改、增加措施，以確保變電站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備及工作人員人身的安全。

關(guān)鍵詞：變電站；接地網(wǎng)；接地電阻

中圖分類(lèi)號(hào)：TM835 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

110kV白蓮變電站在珠海電網(wǎng)中屬于終端變電站。供電范圍是吉大片區(qū)北部地區(qū)，供電半徑約6km，隨著珠海經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，目前該地區(qū)用電形勢(shì)已日趨緊張。建設(shè)該站可滿(mǎn)足白蓮村及其周邊地區(qū)新增負(fù)荷的用電需求，為該區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和居民生活提供電力保障，同時(shí)建設(shè)該站對(duì)改善該地區(qū)10kV配網(wǎng)結(jié)構(gòu)也具有重要意義。由于該變電站規(guī)劃選址地理位置不理想，地質(zhì)條件惡劣，導(dǎo)致在地基施工和全站地網(wǎng)施工難度增大，主接地網(wǎng)施工完成后，全站地網(wǎng)接地電阻為3.5Ω，不符合設(shè)計(jì)要求。接地裝置（網(wǎng)）在輸變電工程中是較為特殊而又重要的施工項(xiàng)目，期工程質(zhì)量不僅關(guān)系到電網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行安全，更關(guān)系到電氣工作人員的人身安全。在大接地電流系統(tǒng)中，接地裝置是否可靠直接影響到繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性；在小接地電流系統(tǒng)中，不可靠的接地網(wǎng)將對(duì)變電站工作人員的人身安全構(gòu)成威脅。因此，必須在電氣設(shè)備投運(yùn)前，妥善整改處理好110kV白蓮站全站地網(wǎng)接地電阻不合格的問(wèn)題。經(jīng)研究，該變電站主接地網(wǎng)設(shè)置采用水平接地網(wǎng)，并用垂直接地極為輔的復(fù)合主接地網(wǎng)。接地干線(xiàn)采用本站位于吉大水庫(kù)山上，地下巖石堅(jiān)硬，地下富含高土壤電阻率石英砂，土壤電阻率較高，降阻工程難度較大，所以本地網(wǎng)接地電阻值按照不大于1.0Ω控制（經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)合驗(yàn)算確認(rèn)）。經(jīng)過(guò)多次實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)勘察，仔細(xì)分析研究，在該變電站原有地網(wǎng)不變的基礎(chǔ)上增加以下措施來(lái)達(dá)到降低地網(wǎng)接地電阻的目的：首先從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式可以看出，降低接地電阻有兩種方法：（1）增大接地體的幾何尺寸，來(lái)達(dá)到增大接地電容C的目的；（2）增加地質(zhì)電學(xué)性質(zhì)，來(lái)達(dá)到減小地的電阻率ρ和介質(zhì)系數(shù)ε。

公式：

R=ρε/C

R=0.5×ρ/√S

R=ρ/2πL×ln4L/d

R=ρ/2πL（lnL?/dH+A）。

式中：

ρ（Ω·m）——土壤電阻率；

d（m）——鋼材的等效直徑；

S（m2）——地網(wǎng)面積；

H（m）——埋設(shè)深度；

L（m）——接地極長(zhǎng)度（m）；

A——形狀系數(shù)。

一、擴(kuò)大水平接地網(wǎng)面長(zhǎng)度（面積）

在土壤電阻率已經(jīng)確定的情況下，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的電阻必須有足夠的接地面積，故要降低電阻必須擴(kuò)大地網(wǎng)長(zhǎng)度（面積））每擴(kuò)大4倍的接地網(wǎng)面積，接地電阻會(huì)降低1倍，根據(jù)實(shí)際情況我們?cè)谡局吠鈧?cè)合理增接設(shè)440m水平接地網(wǎng)，水平接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑宜大于均壓帶間距的一半（半徑大于4m），因外緣經(jīng)常有人出入的走道外，應(yīng)敷設(shè)瀝青或混凝土路面。

二、增加接地斜井

增加接地斜井15口，孔徑180mm，接地斜井總長(zhǎng)度1500m；裝置電解離子接地極15套。深度8m，長(zhǎng)100m。斜井采用非開(kāi)挖水平定向鉆施工技術(shù)，深度均在8m以下，測(cè)算后對(duì)周邊的建筑不會(huì)造成影響，對(duì)未來(lái)周邊土方的施工不會(huì)造成影響，如圖1所示。

三、接地材料的選擇

接地網(wǎng)的水平接地體采用TJ-120銅絞線(xiàn)，電解離子接地極引線(xiàn)采用TJ-120銅絞線(xiàn)和Ф18銅包鋼。每一口接地斜井各安裝一套電解離子接地極，共采用15套電解離子接地極。這種特殊結(jié)構(gòu)的接地體（帶電解質(zhì)材料），使用效果比較好，一般稱(chēng)為離子接地系統(tǒng)，而且?guī)缀鯖](méi)有什么壽命的約束。

四、物理降阻劑的使用

物理降阻劑也稱(chēng)長(zhǎng)效降阻劑，它具有可擴(kuò)散成分，可以改善周邊土壤的導(dǎo)電屬性。降阻劑也是一種良好的導(dǎo)電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面它能向周?chē)寥罎B透，降低周?chē)寥离娮杪剩诮拥伢w周?chē)纬梢粋€(gè)變化平緩的低電阻區(qū)域。本工程在斜井內(nèi)灌注電通牌（HK型）降阻劑約6t，用接地降阻劑灌滿(mǎn)接地斜井內(nèi)空隙，具有一定的防腐能力，增加地網(wǎng)壽命。

五、科學(xué)精準(zhǔn)的施工工藝

1.導(dǎo)向孔施工：本工程采用ZT-20型定向鉆機(jī)進(jìn)行施工，其主要成孔方式為：采用合適的鉆頭（也稱(chēng)斜面鉆頭）成孔，斜面鉆頭用來(lái)控制鉆孔軌跡方向，若同時(shí)給進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆桿，斜面失去方向性，實(shí)現(xiàn)直孔鉆進(jìn)；若只給進(jìn)不回轉(zhuǎn)，通過(guò)斜面的反力，使鉆頭改變方向，實(shí)現(xiàn)造斜鉆進(jìn)。由步行式導(dǎo)向儀實(shí)現(xiàn)鉆頭位置和鉆孔軌跡測(cè)量。在鉆進(jìn)時(shí)，孔底探頭發(fā)出電磁波信號(hào)，地面上的導(dǎo)向儀接收孔底探頭發(fā)出的信號(hào)，并顯示鉆頭深度、傾斜度、工具面向角等參數(shù)，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，并隨時(shí)按設(shè)計(jì)的鉆孔軌跡進(jìn)行調(diào)整。

2.連接離子接地極：用回拖活節(jié)連接鍍鋅圓鋼，將離子接地極和鍍鋅圓鋼一起連接。接駁完后，確保每個(gè)接口安全合格后方可進(jìn)行回拖施工。由于孔內(nèi)充滿(mǎn)降阻劑，所以（離子接地極）是處于懸浮狀態(tài)的，管與孔壁之間由于降阻劑潤(rùn)滑作用，減少了回拖阻力。

3.擴(kuò)孔和鍍鋅圓鋼的回拖：回拖鍍鋅圓鋼時(shí)，將鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖活節(jié)和鍍鋅圓鋼（離子接地極）依次連接好，然后，開(kāi)始回拖作業(yè)，并由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖，鍍鋅圓鋼在回拖過(guò)程中是不旋轉(zhuǎn)的，由于擴(kuò)好的孔中充滿(mǎn)降阻劑，所以產(chǎn)鍍鋅圓鋼在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，鍍鋅圓鋼四周與孔洞之間由降阻劑潤(rùn)滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了鍍鋅圓鋼防腐層，當(dāng)鍍鋅圓鋼全部被拖入孔內(nèi)后，圓鋼回拖完成。采取以上措施后，經(jīng)過(guò)12個(gè)工期日的連續(xù)施工處理，最終，110kV白蓮變電站全站的接地網(wǎng)電阻值由原先的3.5Ω降至0.8Ω（實(shí)測(cè)），滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求不大于1.0Ω的控制值。保障變電站內(nèi)設(shè)備和人員的安全，確保110kV白蓮變電站按期送電投產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50169-2006，電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].