沙特降苯項目接地降阻工程的施工技術

湯海波

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

接地工程是電氣安裝工程的一個重要分項工程，它的安裝質量不僅是電氣安裝工程的一個重要質量控制環節，而且直接影響著工程投產后的正常運行。

接地電阻值的大小是衡量一套防雷接地裝置安全泄流性能好壞的重要技術指標之一。接地裝置的接地電阻通常由三部分組成:第一部分是接地體本身的電阻；第二部分是接地極與土壤的接觸電阻；第三部分是電流經接地極流入土壤后散布時土壤呈現的電阻。接地裝置的接地電阻主要由后兩部分決定。

中東地區以沙漠或者荒漠地形為主，該土壤水位低，鹽堿性大。因而有電阻率高，腐蝕性強的特點。這與低接地電阻以及接地材料的耐久性要求形成了矛盾。如何解決這一矛盾,是解決荒漠地區接地問題的關鍵環節之一。

1 降苯項目對接地電阻要求

根據YANPET-2規范，單個接地極的接地電阻不大于5Ω，接地整網的接地電阻不大于1Ω。

經驗表明，現場的土壤特點難以滿足單個接地極的接地電阻值5Ω 的要求，但由于大量裸銅線和接地極的埋設可保證整網的接地電阻值小于1Ω。因此降阻措施的實施集中在單個接地極的安裝上。

2 接地極降阻的措施方案

2.1 降低接地電阻

根據設計及相關施工經驗，針對降苯項目土壤的特殊情況（土壤電阻率高，腐蝕性強的特點），采用如下方法：

2.1.1 增加接地極數量

降苯項目設計采用68根接地極。平均每隔15m地埋的接地線就安裝1根接地極。

2.1.2 接地網相互連通

降苯項目變電所的地下接地網采用鍍錫的裸銅線，敷設成3mX3m的網格狀，接地網外緣閉合并保證各個角落為弧形，優點是可使接地電壓均勻，降低變電所區域內可能形成的接觸電位差和跨步電壓。

各個交叉點采用銅粉熱熔焊接，保證各點連接的可靠性。接地網格邊緣部分引出兩根接地線與老廠區原有的主接地網連接。

2.1.3 增加接地極深度

降苯項目的接地極設計埋設深度已經達到3.5m。由于降苯項目位于YANPET公司老廠區內，開挖作業時放坡要求極為嚴格，進一步加深接地極埋設深度的施工難度極大。故此法不宜采用。

2.1.4 采用土壤長效降阻劑降低土壤接地電阻；

根據YANPET老廠區以往的經驗，增加接地極數量和埋設深度不足使單個接地極的接地電阻小于5Ω，必須向接地極周圍施加長效降阻劑以降低土壤接地電阻。

圖1 物理降阻劑

降阻劑就其特性來說分為物理降阻劑和化學降阻劑。物理降阻劑由導電的非電解質固體粉末組成并含有一定量起固化作用的水泥,具有吸潮性、電阻率低、節約接地鋼材、節約占地面積及其相應的土方工程穩定性好、長效、不流失、無毒、無污染、不腐蝕接地體、價格適宜等優點,可謂物美價廉。而化學降阻劑由電解質鹽類組成,腐蝕接地體,穩定性較差、易流失、從長遠來看效果呈下降趨勢。

經過與總包公司及業主相關工程師溝通，選取FURSE公司生產的物理降阻劑FurseCEMTM 型導電顆粒作為該項目的降阻劑。

2.1.5 改良土壤。

由于YANPET 廠區土壤以碎石和砂粒為主，此土壤在極度干旱的環境下，含水率接近于0，土壤接地電阻率極高。因此對現場的接地溝槽采用接地電阻率低的粘性土換填。

相關地質土壤資料表明，濕潤的粘性土的電阻率為ρ≤10Ωm，相對碎石砂粒土壤而言土壤電阻率降低10倍以上。

2.2 抗腐蝕措施

降苯項目采用鍍錫銅絞線，同時選用99.99%純度的鋅棒（直徑Φ50，長度1.5m）作為接地極。

圖2 接地極

3 接地極的安裝

以降苯項目廠區內接地極安裝，說明施工要點：

3.1 材料檢驗和報驗

對陰極保護的所有主材的型號、規格、各種附件與廠家裝箱清單及設計圖紙核對。

3.2 開挖作業

3.2.1 測量放線

在正式施工前，應對施工位置進行測量，用白灰畫出接地坑開挖位置，方便土建人員開挖溝槽。

3.2.2 開挖基坑

圖3 接地極安裝示意圖

由于施工區為老廠區，地下設施情況不明，因此首先人工開挖基坑至-1.5m深。在判斷地下無永久設施后，使用機械開挖至-3.7m深度。

將基坑底部碎石砂土清理平整，并澆水浸潤。

3.2.3 PVC管的安裝

將PVC管（直徑Φ200）切割成1.7m長，預先在距PVC管外壁上鉆兩個Φ10圓孔（兩個孔位置距PVC管頂端250mm，兩孔位于PVC直徑方向上）。

垂直安裝一根PVC管（直徑Φ200，長度1.7m）。使用彩條布和膠帶將PVC管頂端封住，防止碎石廢土落入管內。

在PVC管的四周回填細密的粘土，回填高度與PVC管口下方300mm處（即-2.3m位置）。回填時分層澆水夯實。

3.2.4 接地極與接地線的連接

由于到貨的接地極是完整的圓柱體，無法直接與接地線連接。因此現場施工時，我們選擇錫焊焊接作為接地極與接地線的連接手段（金屬錫熔點低，錫焊時不會造成金屬鋅劇烈氧化而破環接地極，且與接地線表面涂層材質一致）。

先使用臺鉆在接地極的一端橫向鉆透一個Φ13的圓孔（Φ13的圓孔截面積約為130mm2，略大于主接地線的截面積），并使用擴孔器將圓孔的兩端開出坡口，便于熔錫能與接地線良好黏合。

將接地線穿過鋅棒上的圓孔，接地線尾端用銅質線夾夾住，防止接地線尾端散開并接地線不能在圓孔內任意移動。

將鋅棒水平放置，并使圓孔上下成垂直狀態。將熔融的金屬錫灌入圓孔內。待金屬錫凝固冷卻后，用銼刀和烙鐵將鋅棒和接地線結合處修補平整和圓滑過渡。焊接中注意加入松香膏潤濕，以保證金屬錫與接地線和鋅棒間的良好接觸。

圖4 接地極與接地線的連接

3.2.5 降阻劑混合物的拌制

按照廠家技術說明，將FurseCEMTM 型導電顆粒和325水泥按照重量比1∶1，倒入攪拌機內干拌。待導電顆粒與水泥拌勻后加入水（導電顆粒與水的重量比為1∶3），攪拌成粘稠糊狀的導電混凝土。

3.2.6 接地極安裝

首先將PVC管內填入200mm厚的導電混凝土。然后將接地極垂直放入基坑內的PVC內，使接地極上表面與PVC管平齊。繼續填入導電混凝土，直至沒過接地極上表面150mm位置。待導電混凝土稍稍固化后，用吊鉤、手動葫蘆和門型架將PVC從基坑內拔出來。

3.2.7 接地基坑回填

待導電混凝土固化后，使用細密的粘土對進行回填。回填時每200mm一層澆水夯實，確保密實度達到95%以上。

回填結束前將接地極標示樁安裝到接地極的正上方。

4 接地極接地電阻測量

在極度干旱的地區測量接地裝置的接地電阻是一件很不容易的事情。由于當地的土壤電阻率很高，因此輔助探針（電流探針和電位探針）與大地接觸好壞就成了關鍵。

首先保證輔助探針接地良好，方法是用直徑25mm、長度1m的鋼管加工成臨時接地極，鋼管西面1/3以下開出足夠數量的小孔，待輔助電極砸入土壤內，再灌入一定數量的鹽水。其他方法與普通的接地電阻測量方法相同。

施工完成后在天氣晴朗、干燥的情況下，經過PMT和總包公司共同見證，接地極的接地電阻均符合業主規范要求，達到了預期的效果，從而保證了設備運行安全和人身安全。

由于干旱地區環境的地址特征，使得接地裝置的施工較為困難，要想滿足接地電阻的設計要求，就要采取行之有效的降阻措施，這樣才能保證工程質量。

降阻劑的使用應嚴格按施工圖和廠家技術說明，并盡可能在接地極附近回填電阻率低的粘土，作為降阻輔助手段之一。

1 何善慶.接地降阻劑及其應用.電世界.1996.

2 萬成華.在沙漠地區施工中如何有效降低接地電阻值.工程實踐.2007.

3 邵長福 鄭愛民 張宏.新型長效混凝土接地降阻劑的應用.黑龍江電力.1998.

4 InstructionofFurseCEMTM conductiveaggregate.

5 YANPET-2Standards.2P-042.ElectricalInstallation.

6 YANPET -2 Standards.2P-043.ElectricalTesting and Inspection.