水電建設(shè)工程項目施工用電系統(tǒng)接地方式的探索

房大成 孔繁臣 韓四保 王興隆

國網(wǎng)新源豐滿大壩重建工程建設(shè)局

某水電站全面治理（重建）工程（以下簡稱“重建工程”）是在原水電站基礎(chǔ)上新建6臺單機(jī)20萬千瓦機(jī)組，總裝機(jī)容量148萬千瓦。電站樞紐由攔河壩、泄洪消能、引水發(fā)電、過魚設(shè)施等建筑物和保留的三期電站組成。

重建工程施工用電系統(tǒng)是由柱上真空開關(guān)、箱式變壓器、各級配電箱以及高低壓電纜組成。按相關(guān)規(guī)范要求,工程施工用電系統(tǒng)采用變壓器直接接地220/380V三相五線制低壓電力系統(tǒng)并符合下列規(guī)定：采用三級配電系統(tǒng)；采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)；采用二級漏電保護(hù)系統(tǒng)[1]。由于其具有范圍廣、環(huán)境復(fù)雜、移動性大、用電負(fù)荷分散等特點(diǎn)，導(dǎo)致重復(fù)接地接地電阻無法達(dá)到合格范圍，給作業(yè)人員人身安全帶來極大隱患，急需采取有效措施解決相關(guān)問題。

重建工程建設(shè)管理單位組織相關(guān)參建單位成立了專門的質(zhì)量控制小組，以“提高施工用電接地電阻合格率”為題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，質(zhì)量控制活動以達(dá)到《建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》中關(guān)于“TN-S系統(tǒng)總配電箱、分配電箱及架空線路終端，其保護(hù)導(dǎo)體（PE）應(yīng)做重復(fù)接地，接地電阻不宜大于10Ω”的要求為出發(fā)點(diǎn)[2]。

明確設(shè)置可靠的重復(fù)接地重要意義在于，可保證用電設(shè)備外殼始終處于零電位，并能可靠的實現(xiàn)對電路中出現(xiàn)接地故障時所產(chǎn)生的剩余電流檢測，保證漏電保護(hù)正確動作，縮短故障時間，確保人身安全。

1 初步調(diào)查

質(zhì)量控制小組通過對工程現(xiàn)場同一時間、不同區(qū)域共計80處電源箱重復(fù)接地集中進(jìn)行施工用電接地電阻值第一次實地測量，發(fā)現(xiàn)共有37處不合格，合格率僅為53.8%，見表1。

表1 第一次接地電阻測量結(jié)果統(tǒng)計表

經(jīng)現(xiàn)場實際勘查及查閱以往資料發(fā)現(xiàn)，該大壩施工初期，各級配電箱重復(fù)接地采取埋設(shè)接地體的方式實現(xiàn)，選擇有土壤的地面埋設(shè)接地體，但接地體埋設(shè)地點(diǎn)距離大壩施工區(qū)較遠(yuǎn)，而配電箱應(yīng)按規(guī)范要求布設(shè)在用電設(shè)備附近，導(dǎo)致距接地體也較遠(yuǎn)，給日常管理維護(hù)帶來麻煩；若在配電箱附近布設(shè)接地體，只能采取在大壩碾壓混凝土施工作業(yè)面鉆孔、插接地體，會破壞壩面成品混凝土；隨著大壩高程不斷上升，配電箱距用電設(shè)施越來越遠(yuǎn)，重復(fù)接地實施更加困難，更加無法落實規(guī)范要求，實測接地電阻大多不合格，對作業(yè)人員人身安全產(chǎn)生較大隱患。

2 不合格原因分析

通過分析檢查不合格的37處重復(fù)接地，發(fā)現(xiàn)存在問題主要包括：接地體不滿足規(guī)范要求（如采用螺紋鋼等），接地體埋設(shè)深度不足（少于0.6m）[3]，接地電阻測量方法不規(guī)范，垂直接地體尺寸、規(guī)格不滿足規(guī)范要求等。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況制成表格，見表2。

表2 第一次測量中發(fā)現(xiàn)問題頻數(shù)統(tǒng)計表

根據(jù)這5個原因發(fā)現(xiàn)接地體材質(zhì)不滿足規(guī)范要求和接地體埋設(shè)深度不足是造成接地電阻不合格的主要癥結(jié)所在，兩項所占比高達(dá)83.8%，如能解決癥結(jié)，可有效治理接地電阻不合格問題。

3 確定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析

質(zhì)量控制小組結(jié)合現(xiàn)場實際，分析不利因素、有利因素以及技術(shù)可行性，將活動目標(biāo)確定為：尋找一種既滿足規(guī)程規(guī)范要求，又適合重建工程實際，方便、靈活的重復(fù)接地實施方案，確保接地電阻滿足規(guī)范要求，使接地電阻合格率達(dá)到99%以上。

3.1 不利因素

（1）施工現(xiàn)場人員、機(jī)械密集，流動性大，易對施工用電系統(tǒng)造成損壞。

（2）現(xiàn)場工序轉(zhuǎn)換快，施工用電系統(tǒng)隨大壩高程增高不斷發(fā)生變化。

（3）與相鄰標(biāo)段存在交叉作業(yè)風(fēng)險。

3.2 有利因素

（1）參建各方對施工用電安全重視程度高，在人力、物力等方面投入較大。

（2）質(zhì)量控制小組骨干成員施工經(jīng)驗豐富且技術(shù)過硬，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位安全管理人員與技術(shù)負(fù)責(zé)人均有豐富的機(jī)電工作經(jīng)驗。

3.3 技術(shù)上可行性因素

（1）利用不斷形成的大壩鍍銅圓鋼組成的獨(dú)立接地網(wǎng)，完全可以作為重復(fù)接地網(wǎng)使用。

（2）研究一種合適的利于移動、導(dǎo)電性好、便于拆卸又不破壞鍍銅圓鋼結(jié)構(gòu)的連接件，可實現(xiàn)可靠的重復(fù)接地。

綜合上述可行性分析：通過改變重復(fù)接地方式和路徑，實現(xiàn)科學(xué)性、方便快捷，接地電阻小于10Ω，接地電阻合格率達(dá)到99%目標(biāo)可以實現(xiàn)，對落實施工用電規(guī)范要求、保證人身安全有實際意義。

4 有關(guān)問題的深入調(diào)研分析

為進(jìn)一步尋找影響施工用電接地電阻合格率的主要原因，小組根據(jù)人員培訓(xùn)力度不夠、現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致分析，通過層層分解，繪制了調(diào)研分析關(guān)聯(lián)圖，如圖1。

從關(guān)聯(lián)圖中可看出影響接地體材質(zhì)不滿足規(guī)范要求、接地體埋設(shè)深度不足的9項末端因素。小組對這9個因素進(jìn)行分析與論證，找出了4項要因，分別是：

（1）管理人員對重建工程接地網(wǎng)新設(shè)計理念不清楚。

論證分析：對大壩主管接地網(wǎng)敷設(shè)的42名技術(shù)管理人員進(jìn)行訪談，實際從事重建工程的相關(guān)技術(shù)工作，并不了解大壩獨(dú)立接地網(wǎng)新的設(shè)計理念。

圖1 調(diào)研分析關(guān)聯(lián)圖

（2）作業(yè)人員對施工供電系統(tǒng)重復(fù)接地的意義理解不深。

論證分析：對項目部共35名電工進(jìn)行摸底考試，有18名電工對重復(fù)接地相關(guān)理論理解存在偏差，專業(yè)水平不足，掌握專業(yè)深度不夠。

（3）受現(xiàn)場限制，無法設(shè)置滿足要求深度的接地體。

論證分析：檢查設(shè)置在大壩混凝土澆筑施工區(qū)域的48個電源箱，出于對成品混凝土的保護(hù)，其接地體埋設(shè)深度均未達(dá)到規(guī)程規(guī)范要求的“不少于0.6m”。

（4）受施工進(jìn)度影響，現(xiàn)場面貌實時發(fā)生變化，導(dǎo)致施工用電系統(tǒng)維護(hù)不及時。

論證分析：大壩施工現(xiàn)場工序轉(zhuǎn)換快，工期緊、任務(wù)重，隨著大壩澆筑高程不斷升高，施工用電系統(tǒng)不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致維護(hù)、巡視、消缺工作跟進(jìn)不及，對混凝土澆筑施工區(qū)域的48個電源箱巡檢記錄進(jìn)行檢查，26個電源箱未達(dá)到每天1次巡檢的頻次，巡檢及時率為54%。

5 對策制定與實施

質(zhì)量控制活動小組及時組織、認(rèn)真研究制定并確定了一系列措施及實施細(xì)節(jié)，確定各項措施實施負(fù)責(zé)人。

（1）針對管理人員對重建工程接地網(wǎng)新設(shè)計理念不清楚的問題。

邀請設(shè)計單位專業(yè)人員到施工單位對大壩接地網(wǎng)設(shè)計理念進(jìn)行講解；由監(jiān)理單位專業(yè)監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場講解；施工單位將相關(guān)資料收集，并定期組織內(nèi)部培訓(xùn)；組織討論將施工用電系統(tǒng)重復(fù)接地設(shè)置在永久接地網(wǎng)的方式方法。

現(xiàn)場采取將電源箱與新壩內(nèi)永久接地網(wǎng)相連方式作為TN-S系統(tǒng)重復(fù)接地，使用專用的線夾與新壩接地網(wǎng)銅包鋼相連，線夾外設(shè)置專用保護(hù)殼，既保證了銅包鋼不受破壞，又從根本上解決了接地不合格的問題，該方法移動便捷，可隨大壩澆筑高程上升隨時改變位置，確保了用電安全，如圖2。

圖2 與永久接地網(wǎng)相連的專用線夾

實施效果：管理人員對新壩接地網(wǎng)設(shè)計理念深入了解，對施工用電重復(fù)接地方式實施新的方案。

（2）針對對規(guī)范中施工用電系統(tǒng)重復(fù)接地的意義理解不深的問題。聘請資深專家進(jìn)行施工用電專項培訓(xùn)；組織施工用電配線競賽，以賽促學(xué)。

實施效果：作業(yè)人員安全技能水平全面提高，對工程施工用電安全管理要求全面掌握。

（3）針對受現(xiàn)場限制，無法設(shè)置滿足要求深度的接地體的問題。在大壩壩面施工中，采取與永久接地網(wǎng)連接方法；在遠(yuǎn)離大壩壩面的其它零散施工區(qū)域的施工用電系統(tǒng)重復(fù)接地，統(tǒng)一采取角鋼，埋入深度不小于0.6m；在壩后廠房等施工密集區(qū)域采取布設(shè)水平接地體方式，使用規(guī)定型號、尺寸的鍍鋅扁鐵作為接地體。利用ND50×3000mm鍍鋅鋼管埋設(shè)方式，接地體頂面埋設(shè)深度大于2500mm，垂直安裝。接地體引至分配電箱接地材料采用-50mm×5mm鍍鋅扁鐵，電源箱與接地裝置之間，選用35mm2接地線壓接銅鼻子進(jìn)行螺栓連接。接地體引出線已做防腐處理，并統(tǒng)一涂刷接地色標(biāo)標(biāo)識。

實施效果：根據(jù)現(xiàn)場不同環(huán)境，采取了有效措施，保證所有區(qū)域施工用電電源箱的可靠接地，實現(xiàn)管理無死角。

（4）針對受施工進(jìn)度影響，現(xiàn)場面貌實時發(fā)生變化，導(dǎo)致施工用電系統(tǒng)維護(hù)不及時的問題。

將電源箱、電纜與混凝土澆筑倉面隔離，使用專用平臺將電源箱、電纜、用電設(shè)備等置于大壩澆筑模板上，將混凝土澆筑過程可能對用電系統(tǒng)帶來的影響降至最低，如圖3。

圖3 施工用電專用安全操作平臺

專業(yè)電工每天對施工用電系統(tǒng)進(jìn)行全面巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時消除，落實痕跡化管理。

適時開展專項檢查，加大對巡視頻次不足、問題處理不及時等情況的考核力度。

6 效果檢查

經(jīng)過對策的實施，加強(qiáng)了現(xiàn)場管控，小組成員再次對第一次測量的80處重復(fù)接地位置進(jìn)行測量，測量結(jié)果全部低于規(guī)范要求的10Ω，合格率達(dá)到100%，實現(xiàn)了目標(biāo)值，見表3。

表3 第二次接地電阻測量結(jié)果統(tǒng)計表

通過對比第一次和第二次測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采取將電源箱PE線與新壩永久接地網(wǎng)進(jìn)行連接，切實保證了接地電阻滿足規(guī)范要求，此種方法從根本上解決了以往在大壩壩面上施工時，接地體材質(zhì)及埋設(shè)深度等不滿足要求的問題。

利用漏電保護(hù)測試儀進(jìn)行大壩施工用電系統(tǒng)單相接地短路試驗，通過實際測試，漏電保護(hù)器正確動作。試驗證明經(jīng)該項重復(fù)接地方式的改進(jìn)，可有效地降低接地電阻，實現(xiàn)了真正意義上的TN-S保護(hù)接零系統(tǒng)，做到了對作業(yè)人員的人身絕對保護(hù)。

7 多措并舉提升施工用電安全管理水平

為持續(xù)提升施工用電安全管理水平，相繼制定有效措施：一是總結(jié)管理經(jīng)驗，相互交流，不斷提高人員業(yè)務(wù)技能和安全意識。二是梳理國家及企業(yè)有關(guān)施工用電規(guī)程規(guī)范條款，制作標(biāo)準(zhǔn)的施工用電安全檢查模板，供參建各方日常檢查、培訓(xùn)等使用。三是加強(qiáng)現(xiàn)場作業(yè)人員安全與質(zhì)量意識教育，對發(fā)現(xiàn)重復(fù)問題嚴(yán)肅考核，增強(qiáng)人員責(zé)任心與業(yè)務(wù)水平[4]。

8 結(jié)束語

通過開展質(zhì)量控制小組活動，對提高施工用電接地電阻合格率進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)場施工用電管理得到顯著提高，有效解決了現(xiàn)場實際難題，相關(guān)成果的應(yīng)用為其它同類工程提供了借鑒經(jīng)驗。項目工程管理人員的安全意識、質(zhì)量意識、工作技能、團(tuán)隊協(xié)作精神等得到了一定的提升，為以后解決其它技術(shù)難題創(chuàng)造了良好的條件和環(huán)境。