陳熙

摘要：換流站的接地極工程是一種以高標(biāo)準(zhǔn)為要求的輸電線路設(shè)計(jì)工程，該種工程關(guān)系到換流站電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，也關(guān)系到整個(gè)線路的運(yùn)行安全性，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要嚴(yán)格按照大地返回運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成。本文以龍門換流站的接地極工程進(jìn)行研究，了解其絕緣護(hù)筒的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)和電纜連接母排絕緣包裝技術(shù)要點(diǎn)。期望在梳理技術(shù)要點(diǎn)情況下提升換流站接地極工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：龍門換流站;接地極工程;絕緣護(hù)筒;電纜連接母排

接地極工程當(dāng)中最為重要的是保證高壓直流輸電的穩(wěn)定性，避免接地極電流出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。接地極工程的極址本身就是大型的接地體，其參數(shù)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到接地極技術(shù)是否能夠滿足輸電工程的正常運(yùn)作。為了規(guī)避周邊環(huán)境對(duì)接地極工程產(chǎn)生的影響或者是控制影響程度，需要注重接地極工程當(dāng)中的絕緣設(shè)計(jì)，并且注意規(guī)范絕緣護(hù)筒和母排絕緣防水包封規(guī)范。下文將就龍門換流站的接地極工程進(jìn)行研究，探討其在絕緣護(hù)筒及電纜連接母排的絕緣防水包封處理。

1 項(xiàng)目概述

龍門換流站位于廣東省龍門縣的龍?zhí)舵?zhèn)，其在2019年2月期間開始更換換流設(shè)備，新建14臺(tái)換流設(shè)備，并另外修建兩臺(tái)設(shè)備作為備用。在工程被投入運(yùn)營(yíng)以后，該換流站的電力資源將被輸送到廣東省，而該換流站是以水力形式發(fā)電的，該種方式有效減少?gòu)V東省的燃煤量，有效改善該地區(qū)的大氣污染情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。此次工程當(dāng)中包含了設(shè)備建設(shè)以及接地極工程，所采用的關(guān)鍵工藝概況如下：

在進(jìn)行絕緣護(hù)筒部分的施工過(guò)程中，由于本次工程所施工的電極井總共有52口，設(shè)計(jì)的深度為43米，了解到此時(shí)的垂直電極長(zhǎng)度為35米，而電極頂部的埋深則為8米。在電極方面材質(zhì)選擇上，主要是選用了尺寸為φ70mm的圓鋼，并且在周邊填充了石油焦炭，具體數(shù)量為φ1000mm×35m。為了能夠使后續(xù)填充的焦炭能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，需要在護(hù)筒設(shè)計(jì)中添加尺寸為φ1000mm的鋼護(hù)筒，并且確定電極頂部的埋深為8米。為了杜絕接地極線路在釋放電流的階段會(huì)和地面接觸部位產(chǎn)生電壓，需要在工程修建期間避免電極頂部以及地面之間存在連接的金屬物品。

在進(jìn)行電纜連接母排絕緣防水包封過(guò)程中，需要考慮到電纜連接母排的具體位置。此次龍門換流站的接地極工程中電纜連接母排主要出于電纜井下方2.5米的位置。龍門換流站接地極極址所在位置具備較為豐富的地下水資源，因此電纜井的下方和內(nèi)環(huán)境都比較潮濕，為了避免電纜連接母排出現(xiàn)短路的情況，需要對(duì)此處電纜做好絕緣和防水工作。依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，此次對(duì)于母排的密封防水將會(huì)采取環(huán)氧樹脂來(lái)進(jìn)行包封，且為了提升防滲水功能，將保證包封的厚度超過(guò)50毫米。

2 龍門換流站接地極工程絕緣護(hù)筒技術(shù)要點(diǎn)

接地極工程當(dāng)中的絕緣護(hù)筒建設(shè)，在施工過(guò)程中所采用的傳統(tǒng)施工方法主要是通過(guò)對(duì)長(zhǎng)鋼材質(zhì)的護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)，此時(shí)鋼護(hù)筒的尺寸為43米，并且進(jìn)行碳粉填充，確保碳粉填充的標(biāo)準(zhǔn)符合施工設(shè)計(jì)要求以后，再繼續(xù)加大開挖力度，挖出頂部8m的護(hù)筒。該工程施工階段需要挖出大量的土方，且挖掘深度也比較大。如果施工區(qū)域范圍內(nèi)的地下水含量比較豐富，在坑洞較深的情況下，坑洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性將會(huì)受到影響[1]。因此，針對(duì)該種施工方法需要進(jìn)一步開展支護(hù)工程，此時(shí)絕緣護(hù)筒的施工時(shí)間明顯增加，施工所需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)也在增加。

而在該工程當(dāng)中可以優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，改善工藝流程，其關(guān)鍵技術(shù)是利用具有絕緣性質(zhì)的護(hù)筒替代鋼護(hù)筒，也就是說(shuō)，在電極頂部和地面之間原本所采用的8米長(zhǎng)的鋼護(hù)筒將會(huì)被8米長(zhǎng)的玻璃鋼護(hù)筒所替代，此時(shí)該玻璃鋼材質(zhì)的絕緣護(hù)筒將會(huì)和底部的鋼護(hù)筒構(gòu)成長(zhǎng)度為43m的長(zhǎng)絕緣護(hù)筒。在完成護(hù)筒材質(zhì)替換以后，繼續(xù)完成碳粉和砂石的填充工作，并且將其和鋼護(hù)筒的其他部分一起埋設(shè)在電極井當(dāng)中[2]。具體如圖1和圖2所示。該種施工方法相比于傳統(tǒng)方法能夠避免較大工作量的挖掘工程，并且避免浪費(fèi)青賠用地，有效較少工程量的同時(shí)，也能夠?qū)?yīng)縮短絕緣護(hù)筒的施工時(shí)間，進(jìn)而降低施工風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率[3]。

上文分析中提到對(duì)于絕緣護(hù)筒技術(shù)其中有一項(xiàng)關(guān)鍵工程就是添加碳粉。而事實(shí)上，在施工設(shè)計(jì)中碳粉的填充也有明確的填充工藝。此處電極井中的電極為尺寸為φ70mm的圓鋼，按照設(shè)計(jì)要求，需要將碳粉從電極井的底部一直填充到電極的頂端位置，總共填充的深度多達(dá)35米。而按照此時(shí)電極井的修建尺寸，能夠明確每個(gè)電極井都需要至少填充38噸碳粉。事實(shí)上，碳粉填充關(guān)系到接地極工程是否能夠滿足線路輸電要求，其與接地極極址的性能有直接關(guān)系，因此，在碳粉填充期間，一定要避免空氣或者是氣泡的產(chǎn)生，確保碳粉填充密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求[4]。具體技術(shù)來(lái)講，需要在填充每個(gè)電極井的時(shí)候都保持多次填充的狀態(tài)，依據(jù)本次電極井的填充總量，將填充數(shù)量分為每次4噸。在完成第一次填充之后先將碳粉靜置24個(gè)小時(shí)，然后觀察電極井當(dāng)中的碳粉是否已經(jīng)完全沉淀。確定碳粉沉淀密實(shí)以后，繼續(xù)完成下一次填充工作，直到所有的碳粉都填充完成。此次電極井填充需要花費(fèi)10天才能填充完成。而在電極井整體填充完成以后，還需要繼續(xù)將碳粉沉淀7天，并且保證碳粉的填充密實(shí)性。如此，才會(huì)繼續(xù)下一道施工工序。

3 電纜連接母排絕緣防水包封技術(shù)要點(diǎn)

環(huán)氧樹脂是一種電力工程建設(shè)當(dāng)中常用的一種具備較好絕緣防水功能的包封材料，其在添加了凝固劑的情況下會(huì)逐漸固化。因此在調(diào)節(jié)該種材料期間，需要考慮到調(diào)配的質(zhì)量問(wèn)題。因此在對(duì)材料進(jìn)行攪拌期間很有可能會(huì)出現(xiàn)氣泡，而該種氣泡會(huì)影響到環(huán)氧樹脂的絕緣性能。當(dāng)然，為了更好的觀察對(duì)于電纜連接母排的包封效果，還需要保證完成包封以后的環(huán)氧樹脂具備一定的透明度。目前市面上所銷售的環(huán)氧樹脂材料在加入凝固劑以后主要呈現(xiàn)出棕色，其具備較多氣泡，且不具備較強(qiáng)的透明度，因此無(wú)法達(dá)到對(duì)于電纜連接母排進(jìn)行防水絕緣包封的設(shè)計(jì)要求。具體如圖3所示。

在工程項(xiàng)目介紹中明確電纜連接母排進(jìn)行絕緣防水包封主要采用的是環(huán)氧樹脂材料，而現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂材料又無(wú)法達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，需要對(duì)現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行篩選和調(diào)整。本次對(duì)多種類型的環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，市面上有一種環(huán)氧樹脂水晶滴膠比較符合本次設(shè)計(jì)的透明度和絕緣性要求。該種滴膠類型的環(huán)氧樹脂不僅透明程度比較高，且很難會(huì)變黃，能夠在180-300℃高溫下依然處于固體狀態(tài)，且硬度非常高。在對(duì)該種材質(zhì)的環(huán)氧樹脂進(jìn)行調(diào)配攪拌過(guò)程中，其并不會(huì)產(chǎn)生氣泡，能夠作用于母排密封包裝方面，具備較好的絕緣性。該種符合本次工程設(shè)計(jì)的環(huán)氧樹脂主要由兩種成分組成，第一種是樹脂膠，第二種則是凝固劑，將兩種成分按照3：1的比例進(jìn)行調(diào)配，并保證對(duì)其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。此時(shí)在完成包封材料的調(diào)配以后，需要遵從電纜連接母排的實(shí)際形狀來(lái)進(jìn)行模具制作，本次設(shè)計(jì)中將主要通過(guò)木板來(lái)進(jìn)行支模，并且采用防火泥來(lái)對(duì)模板的模具底部進(jìn)行封堵，避免在將環(huán)氧樹脂液體倒入模具以后會(huì)出現(xiàn)滲漏的情況。為了避免包封材料出現(xiàn)氣泡，每個(gè)電纜井都需要分兩層澆筑，第一層澆筑先澆筑到電纜井的底層，并且完成澆筑以后，將其靜置24個(gè)小時(shí)。在環(huán)氧樹脂中氣泡都已經(jīng)被排除以后，再繼續(xù)進(jìn)行頂層的澆筑。在該種工藝流程下的環(huán)氧樹脂所呈現(xiàn)出的凝固狀態(tài)具備透明晶體的外觀，且并無(wú)氣泡產(chǎn)生，其絕緣性能和防水性能都處于最佳狀態(tài)，能夠?qū)﹄娎|線路進(jìn)行很好的密封包裝，從而保障電纜線路的長(zhǎng)期運(yùn)行。具體如圖4所示。

除了上述關(guān)鍵技術(shù)需要在施工環(huán)節(jié)特別注意以外，為了確保龍門換流站接地極工程的絕緣防護(hù)性能更好，還需要做好施工前的電纜井內(nèi)壁絕緣準(zhǔn)備工作。一方面，依靠油毛氈或者是清漆等物質(zhì)來(lái)進(jìn)行絕緣，因?yàn)楣こ淌┕さ闹芷诒容^長(zhǎng)，電纜頭包封本身就會(huì)受到諸多因素的影響，為了杜絕雜質(zhì)或者是雜物進(jìn)入到絕緣層當(dāng)中，需要在電極井、電纜井等開挖過(guò)程中就做好開口的設(shè)計(jì)，并且要預(yù)留出絕緣操作的幅度[5]。另一方面，注意對(duì)碳粉的處理。因?yàn)辇堥T換流站接地極工程所處的地理位置在地質(zhì)上主要是以粉質(zhì)黏土或者是石灰?guī)r為主，因此該工程中早挖掘的電極井很有可能會(huì)遭遇溶洞的情況，且溶洞也處于不斷發(fā)育的狀態(tài)。如果電極井挖掘期間與溶洞連接，很有可能在碳粉填充環(huán)節(jié)產(chǎn)生碳粉大量流失的情況。[6]而碳粉下沉以后必然會(huì)對(duì)饋電棒的埋設(shè)效果產(chǎn)生影響，也影響到整個(gè)接地極工程的質(zhì)量。因此，需要將電極井開挖至46m深（設(shè)計(jì)深度43m），在坑底回填6m深的填料（石頭、土、水泥），采用沖孔的方式將底部進(jìn)行夯實(shí)至設(shè)計(jì)深度。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在龍門換流站的接地極工程中需要特別注意對(duì)絕緣護(hù)筒的設(shè)計(jì)和施工，也要注重對(duì)電纜連接母排的絕緣防水包封工藝優(yōu)化。做好對(duì)電極井開挖之前的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，并注重密實(shí)碳粉，選擇合適的環(huán)氧樹脂材料，從而消除絕緣密封流程中的安全隱患。在優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)和加強(qiáng)施工管理的情況下，接地極工程質(zhì)量能夠滿足換流站穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

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