淺談往子溝水電站接地改造技術(shù)方案

何　雪

(四川省內(nèi)江水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 內(nèi)江　641000)

淺談往子溝水電站接地改造技術(shù)方案

何雪

(四川省內(nèi)江水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 內(nèi)江641000)

摘要：通過(guò)往子溝水電站接地改造，證明了利用低電阻率的水源，敷設(shè)水下接地網(wǎng)是降低水電站接地電阻的主要方法之一，特別是高電阻率地區(qū)的小水電站，接地面積一方面受到地形地貌的限制與約束，另一方面由于土壤電阻率極高，對(duì)降低電阻設(shè)置了諸多難題與障礙。因此，采用水下接地網(wǎng)對(duì)降低水電站的接地電阻具有明顯且切實(shí)有效的效果。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)思路；地網(wǎng)敷設(shè)；防腐措施；效果和經(jīng)驗(yàn)

1概述

往子溝水電站位于稻城縣俄牙同鄉(xiāng)境內(nèi)東義河支流往子溝上，廠(chǎng)房位于往子溝右岸臺(tái)地上，系引水式電站。往子溝電站是為解決東義河干流電站施工用電問(wèn)題而新建的水電站。該站近期作為色苦水電站施工電源，遠(yuǎn)期以35 kV線(xiàn)路一回輸送至色苦水電站并入四川電網(wǎng)。

往子溝水電站廠(chǎng)房面積為39×17米，接地網(wǎng)面積為60×30米。原接地網(wǎng)采用接地干線(xiàn)95 mm∧2鍍銅鋼絞線(xiàn)構(gòu)成5×5米網(wǎng)格，引上線(xiàn)采用120 mm∧2鍍銅鋼絞線(xiàn)敷設(shè)，接地極采用14.2 mm，長(zhǎng)度1.22 m的鍍銅鋼接地棒，兩組接地棒通過(guò)兩組接地極連接組成2.44米一組，共42組。設(shè)計(jì)要求實(shí)測(cè)接地電阻不大于1.0 Ω。該地區(qū)河流溪水的電阻率為100～300 Ω·m。工程施工完畢后，實(shí)測(cè)站內(nèi)接地地網(wǎng)電阻值約為2.5 Ω，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故需對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行整改。

2設(shè)計(jì)思路

按規(guī)范要求該站接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足≤1 Ω。根據(jù)相關(guān)材料，站內(nèi)可供敷設(shè)地網(wǎng)面積約為60×30=1 800 m2。接地電阻要求高。以傳統(tǒng)的接地方法在站內(nèi)難以達(dá)到接地要求，故考慮沿河道以銅包鋼絞線(xiàn)作為水平接地極敷設(shè)水下地網(wǎng)，并輔以電解離子接地極進(jìn)一步降低接地電阻。

2.1土壤電阻率計(jì)算

有相關(guān)資料可知，往子溝水電站可利用接地網(wǎng)面積約為60×30=1 800 m2。

該站所在地區(qū)平均土壤電阻率計(jì)算：

(1)

式中ρ為土壤電阻率，Ω·m；R1為站內(nèi)地網(wǎng)接地電阻值，Ω；S為可利用接地網(wǎng)面積，m2；

帶入數(shù)據(jù)到公式(1)，R1=2.5 Ω，S=1 800 m2，可反推出：

ρ= 212.13 (Ω·m)

2.2改造新增地網(wǎng)計(jì)算

(1)本次新增地網(wǎng)采用水下地網(wǎng)，并保證新增地網(wǎng)能被水完全淹沒(méi)。該地區(qū)水的電阻率為100～300Ω·m，結(jié)合上述計(jì)算的平均土壤電阻率，本次取水的電阻率為212.13Ω·m。要使接地電阻達(dá)到設(shè)計(jì)，應(yīng)使新增地網(wǎng)面積與原地網(wǎng)可比擬，故本次新增水平地網(wǎng)面積設(shè)計(jì)值約為1 800m2，由于水的電阻率取212.13，故新增水平地網(wǎng)接地電阻值也取2.5 Ω。

(2)新增水平地網(wǎng)與原地網(wǎng)并聯(lián)后的電阻為：

(2)

式中R為新增水平地網(wǎng)與原地網(wǎng)并聯(lián)后電阻；R1為站內(nèi)地網(wǎng)接地電阻；R2為新增水平地網(wǎng)接地電阻，Ω；η為屏蔽系數(shù)， 0.8；

帶入數(shù)據(jù)到公式(2)，R1=2.5，R2=2.5，η=0.8，可知

R2= 1.56(Ω)

(3)若總地網(wǎng)接地電阻值不大于1 Ω，需敷設(shè)輔助垂直地達(dá)到的接地電阻值

(3)

式中R為設(shè)計(jì)要求的接地電阻值；R2為站內(nèi)地網(wǎng)接地電阻；R3為輔助垂直地網(wǎng)接地電阻，Ω；η為屏蔽系數(shù)， 0.8；

帶入數(shù)據(jù)到公式(3)，R=1，R2=1.56，η=

0.8，可知

R3= 1.64(Ω)

(4)單套XCJD-SIG-VC300電解離子接地體的電阻

(4)

式中R0為單根離子接地體接地電阻，Ω；ρ為土壤電阻率，Ω.m；l為垂直接地極的等效長(zhǎng)度， m；d為接地極的等效直徑， m；

帶入數(shù)據(jù)到公式(4)，ρ=212.13，l=3，d=

0.15，可知

R0= 9.2(Ω)

(5)要達(dá)到1.64 Ω，需要電解離子接地體的數(shù)量

(5)

式中R0為單根離子接地體接地電阻，Ω；R3為電解離子接地體需達(dá)到接地電阻值，Ω；η為垂直接地體屏蔽系數(shù)，0.7；n為垂直接地極的數(shù)目，套；

帶入數(shù)據(jù)到公式⑤，R0=9.2，R3=1.64，η=0.7，可知

n= 8(套)

(6)驗(yàn)算

①安裝8套3米電解離子接地體的接地電阻:

(6)

式中R4為垂直接地系統(tǒng)的接地電阻，Ω；Rv為單套電解離子接地體的接地電阻，Ω；n為電解離子接地體的數(shù)量，套；η為由于電流屏蔽效應(yīng)引起的利用系數(shù)0.7；

帶入數(shù)據(jù)到公式(6)，Rv=9.2，n=8，η=

0.7，可知

R4=1.64 Ω

②8套電解離子接地極與原地網(wǎng)和新增水平地網(wǎng)并聯(lián)后總接地電阻值為

(7)

式中R2為原地網(wǎng)和新增水平地網(wǎng)接地地電阻，Ω；R4為新增地網(wǎng)接地電阻，Ω；η為利用系數(shù)，0.8；

帶入數(shù)據(jù)到公式(7)，R2=1.56，R4=1.64，η=0.8，可知

R=0.999Ω<1.0Ω，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

故新增地網(wǎng)面積與原地網(wǎng)比擬，取新增地網(wǎng)面積約為1 800m2，由并敷設(shè)8套電解離子接地極做輔助垂直接地體，能使總地網(wǎng)面積達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3地網(wǎng)敷設(shè)

因本站接地網(wǎng)可敷設(shè)面積較小，傳統(tǒng)方法難以到達(dá)接地效果，設(shè)計(jì)時(shí)采用水下地網(wǎng)及降阻效果明顯的特殊材料用于降阻。

新增地網(wǎng)水平接地極采用銅包鋼絞線(xiàn)，并與原地網(wǎng)焊接連通，連接點(diǎn)不少于2處。

垂直接地極采用降阻效果明顯的紫銅XCJD-SIG-VC300電解離子接地體，并分布于主地網(wǎng)外沿，減小屏蔽作用，高效利用其降阻效果。

新增水平地網(wǎng)外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧半徑不小于均壓帶網(wǎng)格大小的一半，即3m。接地網(wǎng)通過(guò)設(shè)備及架構(gòu)基礎(chǔ)時(shí)，可以深埋或繞行,但接地帶不能斷開(kāi),接地干線(xiàn)交叉處采用可靠的焊接。

為了減少屏蔽作用，電解離子接地體最好設(shè)置在水平地網(wǎng)外圍主干線(xiàn)上，且間距不小于2倍長(zhǎng)度。

地網(wǎng)網(wǎng)格尺寸為10×10m。

全站接地材料焊接采用雙面施焊，搭接長(zhǎng)度不小于接地材料寬度的2倍，即10cm，電解離子接地體與扁鋼連接采用放熱焊接，保證接頭處的載流能力和機(jī)械強(qiáng)度，做到可靠連接。

4防腐措施

為防止河水對(duì)地網(wǎng)表面鋅層的沖刷破壞，水平接地扁鋼采用淺埋敷設(shè)，埋深根據(jù)實(shí)際情況0～0.2米；水平間隔12米采用鉚釘固定一次，固定處刷防腐瀝青漆。

防腐離子接地體共敷設(shè)12套，布置于水下。施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況結(jié)合地勘報(bào)告適當(dāng)調(diào)整接地體的位置，間距不小于6米。防腐離子接地體施工采用機(jī)械鉆孔，鉆孔直徑不小于150mm，

距水平地面深度不小于3.2m。防腐離子接地體的頂端距目前地面為-0.2m，采用引上線(xiàn)與接地扁鋼連接。電極的安裝和HC高能回填料的施工遵循產(chǎn)品配套的《施工演示光盤(pán)》或現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的指導(dǎo)。頂端的0.2m區(qū)域，采用水泥灌漿密封固定，降阻的同時(shí)，加強(qiáng)整個(gè)水下地網(wǎng)的牢固性。

扁鋼與扁鋼之間采用電焊，焊接時(shí)應(yīng)三面施焊，搭接長(zhǎng)度不小于扁鋼寬度的2倍，焊點(diǎn)作去渣防腐處理。

5效果和經(jīng)驗(yàn)

2014年往子溝電站水下接地外延網(wǎng)改造完成后，實(shí)測(cè)電站的接地電阻為0.8Ω，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范小于≤1Ω的要求。滿(mǎn)足了電站正常投運(yùn)發(fā)電的要求，改造資金投入相較于地面外延網(wǎng)投資約節(jié)約30%左右，且達(dá)到了良好的降阻效果。本次改造證明了利用低電阻率的水源，敷設(shè)水下接地網(wǎng)是降低水電站接地電阻的主要方法之一，特別是高電阻率地區(qū)的小水電站，接地面積一方面受到地形地貌的限制與約束，另一方面由于土壤電阻率極高，對(duì)降低電阻設(shè)置了諸多難題與障礙。因此，采用水下接地網(wǎng)對(duì)降低水電站的接地電阻具有明顯且切實(shí)有效的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]水利部水資源管理司，水利部水資源管理中心．編著．建設(shè)項(xiàng)目水資源論證培訓(xùn)教材．-北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

何雪(1980-)，女，四川內(nèi)江人，工程師，從事電力系統(tǒng)及自動(dòng)化工作.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

工作研究

重點(diǎn)水電工程報(bào)道

收稿日期:2015-03-30

文章編號(hào):1001-2184(2015)02-0118-02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類(lèi)號(hào):TV7；U264.7+4

作者簡(jiǎn)介: