淺談±500kV SUSWA（KENYA）換流站主接地網(wǎng)施工質(zhì)量

孫浩

【摘 要】介紹了SUSWA換流站主接地網(wǎng)施工質(zhì)量控制和技術(shù)要求，重點(diǎn)闡述了SUSWA換流站主接地網(wǎng)材質(zhì)選型、焊接質(zhì)量管理以及施工過程控制，給出了該站主接地網(wǎng)施工過程質(zhì)量的控制措施，對(duì)超高壓換流站主接地網(wǎng)施工工藝改進(jìn)有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】換流站；主接地網(wǎng)；施工；質(zhì)量控制

換流站接地網(wǎng)是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵組成，與站外陽極接地極站構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要組成，二者結(jié)合實(shí)現(xiàn)雙極運(yùn)行。換流站主接地網(wǎng)不僅為換流站內(nèi)各種電氣設(shè)備提供中性點(diǎn)等接地，調(diào)整主網(wǎng)內(nèi)電位差、跨步電壓差和接觸電位差，保護(hù)一、二次設(shè)備和人員運(yùn)行安全，而且當(dāng)站內(nèi)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)⒐收想娏靼踩膶?dǎo)入地下，限制故障電位上升，所以換流站內(nèi)主接地網(wǎng)在直流輸電電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。特別是換流站內(nèi)的接地系統(tǒng)相比常規(guī)變電站面積更大，接地點(diǎn)更多，故障時(shí)短路電流更大。埃塞俄比亞-肯尼亞±500kV特高壓直流輸電工程，對(duì)于兩個(gè)非洲國家清潔能源輸出和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有著重要的戰(zhàn)略意義。

1、肯尼亞SUSWA±500kV換流站主接地網(wǎng)介紹

SUSWA±500kV換流站采用以水平接地網(wǎng)為主，同時(shí)利用建筑物鋼筋等自然接地體，避雷線塔、避雷針、及變壓器中性點(diǎn)垂直接地等。室外主要電氣設(shè)備及構(gòu)架引下線接地，均采用2根引下線與主接地網(wǎng)相連，并布置3m長(zhǎng)的垂直接地體，閥廳和換流變壓器區(qū)域采用水平接地網(wǎng)，與沿墻敷設(shè)銅排的布置。

SUSWA±500kV換流站主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)是按照美標(biāo)IEEE-80/2013完成的，施工技術(shù)要求如下：

1）水平接地網(wǎng)采用120mm2裸銅絞線，埋設(shè)深度為-0.9m，垂直接地體為Φ20mm的長(zhǎng)度為3m的銅包鋼，埋設(shè)深度為-0.9m，室內(nèi)、換流變壓器區(qū)域以及濾波器等高壓區(qū)域均采用50*5銅排連接至主接地網(wǎng)。

2）施工時(shí)局部可略作調(diào)整，但接地網(wǎng)不能斷開，各接地體間連接均采用熱熔焊接。

3）換流站內(nèi)除設(shè)備和構(gòu)架外，其他非關(guān)鍵部位金屬結(jié)構(gòu)均需用50 mm2裸銅絞線連接至主接地網(wǎng)。

4）接地干線外輪廓與圍墻距離約1 m，靠近圍墻的接地網(wǎng)，其邊緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧半徑為5 m，建筑物四周需做接地環(huán)網(wǎng)，其距離建筑物約1 m。

2 主接地網(wǎng)施工質(zhì)量控制

2.1 主接地網(wǎng)材料選型

主接地網(wǎng)的水平地網(wǎng)可采用軟裸銅絞線。與硬質(zhì)銅材相比，軟裸銅絞線可以實(shí)現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)彎半徑，施工過程可以有較多選擇性，有利于地網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)拐彎，便于穿管等。同時(shí)，銅絞線搭接處的可以選擇放熱焊接的焊接方式，極大地增加操作便利性，簡(jiǎn)化工藝流程，有效保證主接地網(wǎng)的連接質(zhì)量。銅包鋼接地棒作為垂直地網(wǎng)接地棒。與普通鋼棒相比，銅包鋼不僅可大大降低接地棒截面積，也可以保證接地體在土壤中的耐腐蝕性，同時(shí)，可通過加大接地深度來降低接地電阻，更好的泄放故障電流，保障線路安全。

2.2熱熔焊接施工質(zhì)量控制

熱熔焊接是指利用金屬氧化物與鋁之間的氧化還原反應(yīng)，同時(shí)釋放出大量的熱量和高溫熔融金屬，進(jìn)行焊接的方法。

SUSWA±500kV換流站各接地體間連接均采用熱熔焊接，熱熔焊接的熔接接頭需滿足：被連接的導(dǎo)體必須完全包在接頭里；連接部位的金屬完全融化，連接牢固；接頭表面平滑、無貫穿性氣孔.熱熔焊接的具體步驟如下：

①檢查及調(diào)整模具；放熱焊接前必須進(jìn)行全面檢查，模具的開合不能出現(xiàn)外八字或內(nèi)八字縫隙。

②清潔模具及焊接口。及時(shí)清理模具開合面內(nèi)是否殘留焊渣或銅皮（銅水凝固物），以免模具開合面處密合不好，形成縫隙，導(dǎo)致熔焊時(shí)銅水外流。

③安裝藥粉；先把金屬隔離片放進(jìn)模具反應(yīng)腔的底部后，把焊粉倒入反應(yīng)腔中，在反應(yīng)腔形成一個(gè)朝向唇口的坡度。

④夾模；首先把待焊接的銅排或者鍍銅圓鋼用小木條墊在同一水平高度，并保證模具的底部能夠穿進(jìn)去。

⑤點(diǎn)火；在模蓋上壓上重物，然后在模具的噴口方向放置鐵皮作遮擋板，防止銅水濺出損壞銅排；使用點(diǎn)火槍對(duì)引火粉點(diǎn)火。

⑥拆除模具并清理；5 min后，小心取出模具，打開模具頂蓋并清潔模具。

⑦驗(yàn)收檢查；焊接完成后敲掉模渣，自檢合格后，請(qǐng)監(jiān)理檢查合格簽證后方可回填。接地體引出線與接地裝置連接（焊接）部位外側(cè)100mm范圍內(nèi)應(yīng)做防腐處理，在做防腐處理前，表面需除去焊接連接處的殘留物。

2.3熱熔焊接接頭過程控制管理

換流站主接地網(wǎng)施工過程中，由于熱熔焊點(diǎn)數(shù)量繁多，為了保證接地網(wǎng)施工質(zhì)量，防止出現(xiàn)漏焊虛焊，確保焊接質(zhì)量，則需要全站主接地網(wǎng)熱熔焊接施工過程中，全程記錄跟蹤，以便于以后日常維護(hù)、故障排查。

1）水平接地網(wǎng)施工過程中，需詳細(xì)編號(hào)、繪制、留存各接頭照片，對(duì)完成的焊點(diǎn)逐個(gè)驗(yàn)收。

2）按照區(qū)域留存錄入接地施工資料。

3）接地網(wǎng)敷設(shè)完成后及時(shí)回填，做到回填溝底部平整，無尖銳物，無積水，做到其他專業(yè)臨近施工中禁止損傷焊點(diǎn)焊線。

4）回填接地網(wǎng)溝時(shí)應(yīng)按層回填并夯實(shí)，保證土壤的密度以及接地體與土壤接觸緊密。

3、結(jié)語

主接地網(wǎng)對(duì)換流站的安全運(yùn)行有著非常重要的作用，是保證設(shè)備和人員安全的重要保障。特別是在施工過程中應(yīng)建立嚴(yán)格的接地網(wǎng)檢查、監(jiān)控制度，并留存施工隱蔽工程臺(tái)賬，以便于處理可能出現(xiàn)的接地網(wǎng)隱患，及時(shí)消除接地故障，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

〔1〕王東.特高壓換流站接地網(wǎng)施工控制方法〔J〕.湖南電力，2015（3），53-55.

〔2〕張先偉.高壓直流換流站接地設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的幾個(gè)問題〔J 〕華中電力，2010（3）：48-49.

〔3〕張馳.特高壓直流換流站不同材料接地網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較〔J〕.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（06）：45-47.

（作者單位：中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司）