論珠海110kV白蓮變電站全站接地網電阻超標施工處理

周夏涵

摘 要：110kV白蓮變電站（以下建成該變電站）是廣東電網有限責任公司珠海供電局于2014年底新建的一座變電站，由于地質條件惡劣，直接導致在地基施工和全站地網施工難度增大，主接地網施工完成后，全站地網接地電阻為3.5Ω（實測），不符合設計要求。需要進一步整改、增加措施，以確保變電站內運行設備及工作人員人身的安全。

關鍵詞：變電站；接地網；接地電阻

中圖分類號：TM835 文獻標識碼：A

110kV白蓮變電站在珠海電網中屬于終端變電站。供電范圍是吉大片區北部地區，供電半徑約6km，隨著珠海經濟的快速增長，目前該地區用電形勢已日趨緊張。建設該站可滿足白蓮村及其周邊地區新增負荷的用電需求，為該區經濟增長和居民生活提供電力保障，同時建設該站對改善該地區10kV配網結構也具有重要意義。由于該變電站規劃選址地理位置不理想，地質條件惡劣，導致在地基施工和全站地網施工難度增大，主接地網施工完成后，全站地網接地電阻為3.5Ω，不符合設計要求。接地裝置（網）在輸變電工程中是較為特殊而又重要的施工項目，期工程質量不僅關系到電網系統中設備的運行安全，更關系到電氣工作人員的人身安全。在大接地電流系統中，接地裝置是否可靠直接影響到繼電保護動作的正確性；在小接地電流系統中，不可靠的接地網將對變電站工作人員的人身安全構成威脅。因此，必須在電氣設備投運前，妥善整改處理好110kV白蓮站全站地網接地電阻不合格的問題。經研究，該變電站主接地網設置采用水平接地網，并用垂直接地極為輔的復合主接地網。接地干線采用本站位于吉大水庫山上，地下巖石堅硬，地下富含高土壤電阻率石英砂，土壤電阻率較高，降阻工程難度較大，所以本地網接地電阻值按照不大于1.0Ω控制（經設計單位復合驗算確認）。經過多次實地現場勘察，仔細分析研究，在該變電站原有地網不變的基礎上增加以下措施來達到降低地網接地電阻的目的：首先從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式可以看出，降低接地電阻有兩種方法：（1）增大接地體的幾何尺寸，來達到增大接地電容C的目的；（2）增加地質電學性質，來達到減小地的電阻率ρ和介質系數ε。

公式：

R=ρε/C

R=0.5×ρ/√S

R=ρ/2πL×ln4L/d

R=ρ/2πL（lnL?/dH+A）。

式中：

ρ（Ω·m）——土壤電阻率；

d（m）——鋼材的等效直徑；

S（m2）——地網面積；

H（m）——埋設深度；

L（m）——接地極長度（m）；

A——形狀系數。

一、擴大水平接地網面長度（面積）

在土壤電阻率已經確定的情況下，要達到設計要求的電阻必須有足夠的接地面積，故要降低電阻必須擴大地網長度（面積））每擴大4倍的接地網面積，接地電阻會降低1倍，根據實際情況我們在站址外側合理增接設440m水平接地網，水平接地網的外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧的半徑宜大于均壓帶間距的一半（半徑大于4m），因外緣經常有人出入的走道外，應敷設瀝青或混凝土路面。

二、增加接地斜井

增加接地斜井15口，孔徑180mm，接地斜井總長度1500m；裝置電解離子接地極15套。深度8m，長100m。斜井采用非開挖水平定向鉆施工技術，深度均在8m以下，測算后對周邊的建筑不會造成影響，對未來周邊土方的施工不會造成影響，如圖1所示。

三、接地材料的選擇

接地網的水平接地體采用TJ-120銅絞線，電解離子接地極引線采用TJ-120銅絞線和Ф18銅包鋼。每一口接地斜井各安裝一套電解離子接地極，共采用15套電解離子接地極。這種特殊結構的接地體（帶電解質材料），使用效果比較好，一般稱為離子接地系統，而且幾乎沒有什么壽命的約束。

四、物理降阻劑的使用

物理降阻劑也稱長效降阻劑，它具有可擴散成分，可以改善周邊土壤的導電屬性。降阻劑也是一種良好的導電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面它能向周圍土壤滲透，降低周圍土壤電阻率，在接地體周圍形成一個變化平緩的低電阻區域。本工程在斜井內灌注電通牌（HK型）降阻劑約6t，用接地降阻劑灌滿接地斜井內空隙，具有一定的防腐能力，增加地網壽命。

五、科學精準的施工工藝

1.導向孔施工：本工程采用ZT-20型定向鉆機進行施工，其主要成孔方式為：采用合適的鉆頭（也稱斜面鉆頭）成孔，斜面鉆頭用來控制鉆孔軌跡方向，若同時給進和回轉鉆桿，斜面失去方向性，實現直孔鉆進；若只給進不回轉，通過斜面的反力，使鉆頭改變方向，實現造斜鉆進。由步行式導向儀實現鉆頭位置和鉆孔軌跡測量。在鉆進時，孔底探頭發出電磁波信號，地面上的導向儀接收孔底探頭發出的信號，并顯示鉆頭深度、傾斜度、工具面向角等參數，供操作人員掌握孔內情況，并隨時按設計的鉆孔軌跡進行調整。

2.連接離子接地極：用回拖活節連接鍍鋅圓鋼，將離子接地極和鍍鋅圓鋼一起連接。接駁完后，確保每個接口安全合格后方可進行回拖施工。由于孔內充滿降阻劑，所以（離子接地極）是處于懸浮狀態的，管與孔壁之間由于降阻劑潤滑作用，減少了回拖阻力。

3.擴孔和鍍鋅圓鋼的回拖：回拖鍍鋅圓鋼時，將鉆桿、擴孔器、回拖活節和鍍鋅圓鋼（離子接地極）依次連接好，然后，開始回拖作業，并由鉆機轉盤帶動鉆桿旋轉后退，進行擴孔回拖，鍍鋅圓鋼在回拖過程中是不旋轉的，由于擴好的孔中充滿降阻劑，所以產鍍鋅圓鋼在擴好的孔中是處于懸浮狀態，鍍鋅圓鋼四周與孔洞之間由降阻劑潤滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護了鍍鋅圓鋼防腐層，當鍍鋅圓鋼全部被拖入孔內后，圓鋼回拖完成。采取以上措施后，經過12個工期日的連續施工處理，最終，110kV白蓮變電站全站的接地網電阻值由原先的3.5Ω降至0.8Ω（實測），滿足設計要求不大于1.0Ω的控制值。保障變電站內設備和人員的安全，確保110kV白蓮變電站按期送電投產。

參考文獻

[1] GB 50169-2006，電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].