淺談變電站接地網大修

摘 要：老舊變電站地網大修一般不能停電，通過分片區施工、增加監護人，適當控制垂直接地極的長度，合理規劃水泥路面切割，做好開挖土的堆放以及草坪植被的回植實現安全文明施工。在技術上通過合理的接地溝開挖，確保焊接質量；對接地主扁鋼接頭進行四條棱邊封閉焊來提高焊接處的防腐能力、垂直接頭處增設L形鐵件，確保焊接長度；在故障電流集中的變壓器中性點、避雷器、避雷針（線）附近，采取加裝集中接地裝置，以利于迅速疏散電流；對于帶有二次設備以及重要的設備采用雙接地引下線，確保設備可靠接地；通過換土降低土壤電阻率，以降低接地電阻。

關鍵詞：變電站；地網；方案；質量；安全；文明；施工

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A

引言

運行年久的變電站接地網，由于接地扁鋼銹蝕使得地網的接地阻抗變大、變電設備的接地導通性能變差，嚴重影響變電站的安全運行。如何在變電站不停電的情況下，進行有效的地網大修，提高地網的使用壽命，在安全、技術、組織方案提出了較高的要求。

本文以一個220kV戶外變電站為例對做些經驗總結。該220kV變電站1997年投運，南北長176m，東西寬158m；變電站東側為220kV開關站共有10個間隔；西側為110kV開關站有15個間隔，生產附屬樓、兩臺主變、主控樓及10kV開關室位于中部。開關站內除巡視道路外采用草皮進行綠化。2008年接地開挖檢查，發現該變電站地網銹蝕、接地電阻偏高，接地扁鋼在二期施工中發現過于稀疏，不利于散流，故對其進行改造。

一、擬定技術原則

根據《交流電氣裝置的接地設計規范》及電力行業相關標準，通過計算確定變電站內接地扁鋼按6×6m的方格進行開挖布置，接地扁鋼截面按15年遠期短路電流及地網使用30年的要求進行核算，采用60×6mm的扁鋼。扁鋼的敷設深度采用0.8m，在變壓器、避雷器、CT、PT周圍增設垂直接地極。地網開挖過程中遇老舊扁鋼應與新敷設的扁鋼進行焊接。開挖過程中遇土質較差的，采用更換回填土進行降阻的措施。

二、合理制定施工方案

現場人員的多少關系到施工進度，人員多，施工速度快，但安全上較難于把控；人員少施工速度較慢，但安全上較易管理把控。根據施工季節特點和變電站施工區域大小以及是否采取分區片施工，再結合變電站近期的有無其它工作情況合理制定工期，進而制定施工人員的數量是一個較好的思路。

地網施工期間，雖無其它重要檢修項目，但該變電站做為一個示范變電站，經常有領導參觀檢查。為確保變電站的整潔美觀，現場不宜全面鋪開進行了施工。根據變電站的布置特點，擬采取分區域分片施工，將整個項目分作3個區域，即220kV、110kV和主控樓10kV開關室三個區域，每個區域根據現場再分為若干施工段，其中220kV區域設3個施工段，110kV區域設3個施工段，主控樓電容器室區域設2個施工段。按6m間距的技術要求，220kV開關站南北向接地扁鋼需敷設10道，東西向需敷設28道；110kV開關站南北向敷設7道，東西向敷設16道；生產附屬樓、主控樓、10kV開關室、#1、#2主變、站內避雷針周邊等沿建筑物外沿先行敷設，中間再按6×6m的規格增補敷設。

經與運行部門協商、分管生產領導確認該工程施工工期控制在50天以內，具體安排：220kV區域20天，110kV區域20天，主控樓電容器室區域10天。

擬采用的施工順序為：220kV區域先施工，其次為110kV區域，最后為主控樓、10kV開關室室區域。每個施工區域的一個施工段完成后進行下一個施工的作業。一個施工區域結束后進行下一個施工區域的施工。

施工過程中采取流水作業方式：因該變電站的施工作業面很大，故考慮采取各個工種進行流水作業。具體施工順序如下：

土方工開挖接地溝→焊工進行接地體敷設、焊接，同時土方工開挖下一施工段接地溝→焊工完成一施工段的敷設、焊接后由土方工進行回填，同時焊工進行下一施工段的接地體的敷設、焊接 →土方工進行再下一施工段接地溝開挖。如此循環至工程結束。

根據以上的工期方案論證，確定安排現場施工人員情況如下：

現場工作負責人：1名，負責現場施工的組織和實施，以及對施工現場的安全及工程質量全權負責

現場安全員：2名，負責對現場作業人員的施工行為進行監督，及時發現安全隱患，制止違章行為發生

現場工人：土石方工12名，焊工2名，在工作負責人的安排及現場安全員的監督下進行施工作業，做到安全施工，施工質量符合規范規定。

三、地網大修過程中施工質量的控制

1接地溝的開挖

溝開挖的深度影響接地扁鋼的埋深，要求溝開挖的深度比埋深0.8m略深約0.08m，寬度應能滿足挖深要求；對于遇接地主扁鋼需在溝內進行焊接或扁鋼與垂直接地極焊接處，應開挖出人能夠站在溝內進行焊接的坑位，利于焊接，確保焊接質量。對于接地主干線扁鋼橫穿電纜溝時，采取在電纜溝兩側挖深坑，從電纜溝底部，用鐵錘敲入角鋼的方法進行貫穿。

2接地扁鋼的焊接與防腐

焊接與防腐質量影響接地網的使用壽命。按國家標準，接地扁鋼搭接焊其搭接長度不小于寬度的2倍，且至少3個棱邊焊接，并對焊縫及焊縫外100mm進行防腐處理。但實際運行情況來看，3個棱邊焊接后涂覆瀝青，焊口的內側無法有效防腐。為了解決該問題，實踐中要求采用4個棱邊焊，焊接后涂覆瀝青，對整個焊口進行封閉。具體措施：能事先在溝外進行焊接的先行焊接；對于只能在溝內焊接的，接地主扁鋼在溝內立放，焊接時，先焊頂面與兩頭垂直面，對于下沿面，則在下沿面增設一片平放的與焊縫等長的扁鋼（該片扁鋼與接頭形成“⊥”形），在該扁鋼與豎立扁鋼兩側的接觸面進行兩道焊接，從而封閉整個焊口。當遇到扁鋼相互搭接焊為垂直時（如接地引下線與主接地扁鋼搭接焊等）為解決搭接長度，擬事先采用與扁鋼等厚度的鋼板割出寬度為扁鋼寬度，邊長為三倍扁鋼寬度的“L”形等邊鐵件，焊接時在兩扁鋼間增設該鐵件進行焊接以補搭接長度的不足。焊后，應及時除渣，涂覆瀝青防腐處理。

3垂直接地極的安裝

在故障電流集中的變壓器中性點、避雷器、避雷針（線）附近，應采取加裝集中接地裝置，以利于迅速疏散電流。在靠近設備的地方，由于掄錘需與帶電設備保持一定的安全距離，垂直接地極的長度可由原來的2.5m適當減短，但不小于1.5m，并適當增加垂直接地極的根數，垂直接地極的間距保持在其長度的2倍以上。

4重要設備雙接地引下線

對于帶有二次設備以及重要的設備（如電壓互感器、電流互感器、主變中性點、開關、避雷器）采用雙接地引下線，兩根接地引下線應連接到主地網縱橫交叉的兩根不同扁鋼上，以確保設備可靠接地。

5不良土壤的更換

在接地溝開挖后發現土質不良，土壤電阻率偏高，要解決如何降低土壤電阻率問題。實踐中將接地溝再挖深0.10-0.20m，采用土壤電阻率較低的優質黑土（菜園黑土、山地腐質土）、黏土、黃土（土壤電阻率從低到高依次為黑土、黏土、黃土）進行回埋夯實，在再其上敷設接地扁鋼，然后再回填優質土壤0.3-0.4m并進行夯實，最上層才采用較好的原土進行回填，對于碎石、雜物等禁止回填。

四、地網大修過程中的安全控制

1施工安全間距控制

施工過程中必須嚴格遵守有關規程和規范。開工前，施工負責人組織全體人員熟悉圖紙、資料，根據現場情況在重點部位、設備及危險點設置圍欄和警示標志，材料及長的工器具應放倒水平搬運，每天進場工作前，向每位工作人員說明工作位置的安全注意事項，安全距離，施工技術要求等。

110kV、 220kV的戶外變電設備支架矮的離地面為2.5m；在接地扁鋼溝開挖、回填、打接地樁施工過程中，鋤頭、錘子與電氣設備應保持足夠的安全距離。打接地極前應先確認地下無管線后進行，對于與設備較近的接地極在設計人員確認的情況下，可適當減少長度。

2接地扁鋼敷設路徑的現場認證。在6×6m網格的框架下，工程項目負責人施工前會同設計人員、運行人員現場、施工人員進行現場認證，確定需開挖路徑的地下管線情況，合理避開變電站內的供水管、控制電纜等物件，嚴防誤挖電纜事件發生；對站內主要水泥路面開挖前應用切割機切開路面需開挖部份，并采取適當放寬間距的措施，以減少水泥路面切割。路徑在認證后及時用白灰劃線放樣。

3施工電源的接取。施工時分別從110kV I、II段開關站、220kV I、II段開關站檢修電源箱接取，并根據設施工要求2-4個移動電源箱，電源箱內配漏電保護器，使用時電源箱外殼應有可靠接地。

五、做好文明施工

接地溝開挖前應先確定放置泥土的位置，一個片區可以確定若干個放置點，放置點應鋪篷布，四周用重物固定，保持現場整潔。無用的雜物（水泥路面破除的水泥渣）應及時清除堆放在站外。

早期的變電站用人工種植草皮進行綠化，如何盡快的恢復植被，是個需要 解決的問題。接地溝開挖時，應先將草皮連根帶土鏟起，有次序地放在篷布上，并不定時進行澆水，確保土壤濕潤。在接地溝回填的最后一道工序時，將其填回，以進行恢復。

結語

該變電站地網大修，由于精心策劃，嚴密施工，比原來預期的工期提前并且安全圓滿地完成了大修任務，接地電阻等各項指標達到了預期的目標；在施工過程中變電站始終保持干凈整潔的美好形象，施工后綠化恢復及時；為今后變電站地網改造提供了很好的借鑒經驗。

參考文獻

[1] GB 50269—2006，電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].

[2] GB/T 50065—2011，交流電氣裝置的接地設計規范[S].

[3] DL/T 621—1997，交流電氣裝置的接地[S].

作者簡介：黃景元（1975-）男，民族：漢族， 籍貫：福建安溪 ，職稱：電力工程技術工程師，研究方向：輸變電設備的過電壓防護。