高土壤電阻率山地風(fēng)電工程接地裝置施工技術(shù)

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摘要：高土壤電阻率山地風(fēng)電工程接地裝置由于地理?xiàng)l件的原因，增加了工程的施工難度。本文結(jié)合具體事例，詳細(xì)分析了高土壤電阻率山地風(fēng)電工程接地裝置施工過程中存在的難點(diǎn)問題，介紹了解決問題的措施。以期本文的研究能夠?yàn)橄嗨频墓こ贪咐峁┙梃b。

關(guān)鍵詞：高土壤電阻率;山地風(fēng)電;接地裝置;施工技術(shù)

1.工程概況

環(huán)境狀況

山地風(fēng)電工程項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)描述如下：地基下面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以劃分成為兩個(gè)等級(jí)，兩個(gè)等級(jí)全部都是層灰?guī)r，但是地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在一定的差異。第一層主要由兩部分構(gòu)成，分別為白云石和方解石，該層是經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化后形成的，經(jīng)過勘察后發(fā)現(xiàn)在0.3m～0.5m的表面厚度范圍內(nèi)表現(xiàn)出全部風(fēng)化的特征，第一等級(jí)層灰?guī)r的厚度在0.4m～2m范圍內(nèi)。第二等級(jí)層灰?guī)r的組成部分與第一等級(jí)相同，但是經(jīng)歷的風(fēng)化程度較前者低，經(jīng)勘查認(rèn)為只有中等程度分化。厚度通常情況下超過18m。第二等級(jí)層灰?guī)r處于地下水環(huán)境中，并且處于水中的深度通常超過5m。

工程要求

一般情況下，整個(gè)風(fēng)電工程可以劃分成為5大部分，分別為交通、建筑、發(fā)電機(jī)、升壓器以及集成線路。其中后三者都牽涉到接地問題。具體到本項(xiàng)目而言，對(duì)接地裝置有著具體的要求，詳述如下：將主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工在升壓站附近地下，接地形式為60×8鍍鋅扁鐵的水平接地，并且要保證埋在地底下的深度超過0.8m。將2.5m長(zhǎng)的鍍鋅角鋼作為接地極，同時(shí)需要在該接地極頂部顯著標(biāo)注埋深0.8m，在整個(gè)場(chǎng)地中共需要建設(shè)47條接地極，要保證接地極電阻在0.643Ω范圍內(nèi)。對(duì)于鐵塔的接地形式，將其設(shè)計(jì)成接地網(wǎng)的形式，通過十幾根圓鋼在集成線路周圍進(jìn)行鋪設(shè)并連接成圈，同時(shí)利用4根引線將其與鐵塔柱腳進(jìn)行連接，要求接地電阻在10Ω范圍內(nèi)。對(duì)于風(fēng)機(jī)，將其設(shè)計(jì)成地下主接地網(wǎng)和水平接地的形式，與升壓站的接地形式相似，但要求接地電阻在4Ω范圍內(nèi)。

2.接地裝置施工難點(diǎn)及采取的對(duì)應(yīng)策略

施工難點(diǎn)

本工程為山地風(fēng)電，其中的升壓站設(shè)置在山腳的位置，這一塊區(qū)域是經(jīng)過爆破回填而來，在回填過程中摻雜了大量的碎石。并且在前期的地質(zhì)勘探過程中發(fā)現(xiàn)垂直接地體鉆孔的深度已經(jīng)有一定程度，深度已經(jīng)處于灰?guī)r層。按照已有設(shè)計(jì)圖紙中提出的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，需要將降阻劑澆筑到接地體附近同時(shí)利用凈土進(jìn)行回填處理，完成所有設(shè)計(jì)施工要求后，對(duì)接地裝置的電阻進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接地裝置的電阻值是1.12Ω，該值超過了設(shè)計(jì)要求的0.643Ω，因此無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本工程項(xiàng)目共具備38臺(tái)風(fēng)機(jī)，所有這些風(fēng)機(jī)以及絕大部分的線路鐵塔全部建設(shè)在山上，待接地系統(tǒng)全部建設(shè)完成后進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)只有很少一部分接地裝置的電阻值能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，絕大部分接地系統(tǒng)電阻值在4Ω～10Ω范圍內(nèi)，甚至部分接地裝置電阻值超過10Ω，無法滿足設(shè)計(jì)小于4Ω的要求。對(duì)于集電線路，完成接地系統(tǒng)的建設(shè)后，進(jìn)行電阻測(cè)試后發(fā)現(xiàn)大約只有一半的接地電阻值在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，不滿足要求的電阻值大部分也是在20Ω范圍內(nèi)，只有一些特殊位置如半山腰等的電阻值大于50Ω。綜合分析接地電阻值測(cè)量結(jié)果以及不同區(qū)域植被、地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件和植被情況會(huì)在很大程度上影響接地電阻值，并且植被和土層相對(duì)較厚的位置通常接地電阻值更優(yōu)。

采取的應(yīng)對(duì)策略

對(duì)于升壓站位置存在的問題，為了在最大程度上降低接地電阻值，設(shè)計(jì)單位給出的處理措施為選用最新的離子接地體。但是由于這種方式比較新穎，需要投入大量的資金，并且實(shí)踐效果無法得到驗(yàn)證，更重要的是施工單位之前沒有進(jìn)行過相關(guān)項(xiàng)目的施工，存在經(jīng)驗(yàn)不足的問題。因此本項(xiàng)目沒有采用該方案，最終采用的方案是在室外110kV配電設(shè)施的地方另外再建設(shè)一些接地模塊。使用的是方形的石墨材料，規(guī)格為500mm×600mm，共分成3列進(jìn)行建設(shè)，其中包含有10組，共計(jì)30組。利用-60×8鍍鋅扁鋼將所有的石墨模塊進(jìn)行連接之后再將其以并聯(lián)的形式接入主接地網(wǎng)，共使用了90m的鍍鋅扁鋼。在進(jìn)行接地模塊施工時(shí)需要對(duì)土壤進(jìn)行開挖，完成施工后利用凈土對(duì)其實(shí)施回填，統(tǒng)計(jì)后發(fā)展回填的凈土體積大約為120m3。利用上述措施進(jìn)行處理后，再次對(duì)接地電阻測(cè)量，最終所得結(jié)果為0.99Ω，雖然較之前的電阻值測(cè)量結(jié)果有所降低，但降低程度只有為11%，結(jié)果并不是特別理想，仍然在設(shè)計(jì)要求范圍以外，無法滿足使用要求。為了將接地電阻值降低至設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，經(jīng)過專家討論后準(zhǔn)備采用機(jī)械打井的方法，共打井2口，打井深度在50米左右，經(jīng)達(dá)到了地下含水層，在沒口井的垂直方向上埋設(shè)1根熱鍍鋅鋼管，利用-60×8鍍鋅扁鋼將兩根熱鍍鋅鋼管連接后并聯(lián)至主接地網(wǎng)。按照上述方案進(jìn)行施工，最終得到的接地電阻值大小是0.16Ω，與最開始的接地電阻值相比較而言降低了84%，可見通過這種措施來降低接地電阻值效果非常明顯，最終的結(jié)果也能夠滿足設(shè)計(jì)使用要求，可以正常使用[2]。

對(duì)于集電線路和風(fēng)機(jī)接地過程中存在的問題，綜合考慮本地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征以及工程實(shí)際情況，采取的應(yīng)對(duì)策略如下：（1）在風(fēng)機(jī)區(qū)域如果接地電阻值不滿足設(shè)計(jì)要求，那么就在對(duì)應(yīng)的位置另外再建設(shè)一些接地模塊;（2）集電線路區(qū)域同樣可以另外再建設(shè)一些接地模塊，對(duì)于一些特殊的位置，可以把接地網(wǎng)進(jìn)一步向外延伸，如果該區(qū)域附近有農(nóng)田，可以將接地網(wǎng)延伸至農(nóng)田位置;（3）把風(fēng)機(jī)區(qū)域接地網(wǎng)連接至周圍的鐵塔接地網(wǎng)，再加上集電線路已與鐵塔接地網(wǎng)連接，相鄰兩個(gè)鐵塔之間又利用避雷線相互連接，這樣鐵塔、風(fēng)機(jī)和集電線路的接地網(wǎng)就形成了一個(gè)整體;（4）將降阻劑澆注到接地體中，以此來降低接地網(wǎng)的電阻值。通過上述綜合措施處理之后，在對(duì)風(fēng)機(jī)和集電線路的接地網(wǎng)電阻值進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，電阻值的降低幅度較為明顯，絕大部分電阻值都在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，只有極個(gè)別的電阻值超過了設(shè)計(jì)范圍。對(duì)于這些區(qū)域，繼續(xù)向外延伸接地極，直到滿足要求為止。

綜上所述，對(duì)于高土壤電阻率區(qū)域如果接地網(wǎng)電阻值無法滿足設(shè)計(jì)需求，可以在垂直方向或者縱向方向?qū)⒔拥伢w進(jìn)行延伸，在垂直方向上可以挖較深的水井，在縱向方向上可以延長(zhǎng)接地體的長(zhǎng)度。直到連接區(qū)域的電阻率較低時(shí)為止，通過這種方式可以有效避開本區(qū)域的高電阻率情況，從而在很大程度上降低接地電阻值。另一方面，也可以在接地體附近澆筑降阻劑，達(dá)到降低電阻值的目的?？梢越档徒拥鼐W(wǎng)電阻值的方式有很多，在施工過程中施工人員應(yīng)該綜合考慮本地區(qū)的實(shí)際情況選擇最適宜的解決措施來降低接地網(wǎng)電阻值，并且保證施工質(zhì)量[3]。

結(jié)束語

高土壤電阻率山地風(fēng)電工程項(xiàng)目在施工過程中由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因?qū)е缕湓诖嬖谝恍╇y度，主要表現(xiàn)在接地網(wǎng)電阻值無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如果該問題不解決那么風(fēng)電工程項(xiàng)目在運(yùn)行過程中會(huì)存在較大的安全隱患。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，通過挖深井并且預(yù)埋熱鍍鋅鋼管的方式，能夠在很大程度上降低接地網(wǎng)電阻值，值得其他工程項(xiàng)目借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文躍.高土壤電阻率地段接地裝置施工設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2002（2）：44-45.

[2]張文強(qiáng)，黃亞軍，劉平.砂巖高土壤電阻率地區(qū)接地裝置的施工方法[J].石油工程建設(shè)，2008，34（2）：59-62.

[3]要華林.高土壤電阻率山地風(fēng)電工程接地裝置施工探討[J].山西建筑，2018，44（22）：97-99.