由琳

摘要：孟加拉S4項(xiàng)目土壤接地電阻率比較高，設(shè)計(jì)院出具的更換回填土和擴(kuò)大主接地網(wǎng)的方案均沒被采納，經(jīng)過方案對(duì)比最終采用接地廠家出具接地深井方案。相對(duì)于原方案，接地深井方案不但滿足了合同要求，在接地材料和施工開挖回填量上都有了明顯的減少。減少了施工周期，降低了施工成本。

關(guān)鍵詞：接地導(dǎo)體;接地電阻;接地深井;石墨接地模塊

1.引言

孟加拉國(guó)S4電站項(xiàng)目為燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，裝機(jī)總?cè)萘考s400MW。合同要求項(xiàng)目全廠接地要依據(jù)IEEE80-2013的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，全廠接地電阻小于1Ω。全廠室外主接地網(wǎng)是以水平接地極為主，垂直接地極為輔組成的復(fù)合接地網(wǎng)，深地下約0.8m。水平接地導(dǎo)體采用185mm2的銅絞線。為了節(jié)約成本垂直接地極采用φ16mm，L=2.4m的銅包鋼。

2.事件描述

經(jīng)過IEEE80-2013中如下公示計(jì)算，采用TRJ-185 mm2的裸銅絞線作為主接地網(wǎng)。

主接地網(wǎng)截面計(jì)算完成后，需要進(jìn)行接地電阻、跨步電壓、接觸電壓和地電位升等相關(guān)的計(jì)算和校核。進(jìn)行計(jì)算式需要地勘報(bào)告中土壤電阻率等數(shù)據(jù)。

由于孟加拉S4項(xiàng)目廠地全部為回填土，土壤中含水量和離子較少;經(jīng)地勘測(cè)定土壤的平均電阻率達(dá)到了1374Ω·m，土壤電阻率較大。根據(jù)IEEE80-2013接地電阻計(jì)算公式

式中：

Rg- 電廠的接地電阻Ω;ρ-土壤的電阻率Ω·m;h- 接地網(wǎng)的埋深m;A-接地網(wǎng)所占的面積m2;LT-接地網(wǎng)總長(zhǎng)度m。

根據(jù)公式初步判斷，電廠的接地電阻Rg和土壤電阻率ρ成正比例關(guān)系。與主接地網(wǎng)的總長(zhǎng)度和接地網(wǎng)所占的面積成反比例關(guān)系，即在土壤電阻率一定的情況下，增大主接地網(wǎng)的長(zhǎng)度，擴(kuò)大接地網(wǎng)所占面積可以降低接地電阻。

本項(xiàng)目在此土壤電阻率的條件下，滿足接地電阻小于1Ω的要求，還是比較困難的。由于合同要求，主接地網(wǎng)最外面只能布置在廠區(qū)圍墻外1.0m，在對(duì)主接地網(wǎng)網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)次加密之后，接地電阻仍然很高。而且加密對(duì)對(duì)降阻效果影響不大。

為了使接地電阻滿足合同要求，使接觸電壓和跨步電壓滿足規(guī)范要求。設(shè)計(jì)院考慮了兩種方案。一是換回填土，將高電阻率的回填土換成低電阻率的回填土;二是擴(kuò)大主接地網(wǎng)，將主接地網(wǎng)延伸到附近有較低電阻率的土壤的地方。

由于本項(xiàng)目場(chǎng)坪工作已經(jīng)完成，更換成土壤電阻率更小的回填土的方案無論是從成本上還是工期上來說都是不可行的。更換回填土的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接地方案的成本。因此只能采取擴(kuò)大主接地網(wǎng)的方案。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，電廠不遠(yuǎn)處有一條河，設(shè)計(jì)院決定采用在河水中鋪設(shè)外引接地網(wǎng)的方案?，F(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)勘河床及河水的電阻率等參數(shù)后，經(jīng)過測(cè)量，主接地網(wǎng)長(zhǎng)度L=9300m，接地網(wǎng)所占的面積 A=67700m2 ，經(jīng)過設(shè)計(jì)院用ETAP軟件建模計(jì)算，接地電阻Rg=2.5Ω，接地電阻仍然大于合同的要求。

由于項(xiàng)目采用的主接地網(wǎng)是185mm2的銅絞線，但是考慮本方案接地材料的成本太高和廠外用地的開挖費(fèi)用和征地等問題，即使接地電阻能滿足合同要求，也同樣不會(huì)采用此方案。

3.解決方案

就孟加拉國(guó)S4項(xiàng)目接地方案與設(shè)計(jì)院經(jīng)過次討論后，設(shè)計(jì)院也不能再出具滿足我們要求的新方案。經(jīng)過了解公司執(zhí)行過的其他項(xiàng)目，也沒有本項(xiàng)目類似的情況。為了不影響項(xiàng)目工期，決定聯(lián)系有相似經(jīng)驗(yàn)的接地廠家進(jìn)行接地方案設(shè)計(jì)。

將本項(xiàng)目相關(guān)資料發(fā)給了某接地廠家，廠家建議我們采用設(shè)計(jì)石墨深井接地裝置的方案。根據(jù)廠家用自己的軟件進(jìn)行仿真模擬，全廠共設(shè)置10套石墨深井接地裝置。項(xiàng)目部依據(jù)廠家的指導(dǎo)，在相應(yīng)位置開挖10座直徑200mm深32米的孔洞，然后每個(gè)孔洞放置一根φ150mm×30m的純石墨燒制的垂直接地棒，與主地網(wǎng)連接，然后在孔洞中填充降阻劑。經(jīng)過設(shè)計(jì)院用ETAP軟件建模計(jì)算，計(jì)算接地電阻Rg=0.79Ω，接地電阻滿足合同的要求。

除了接地電阻滿足合同要求外，項(xiàng)目的跨步電壓和接觸電壓也要滿足規(guī)范相關(guān)要求。經(jīng)過ETAP軟件計(jì)算，項(xiàng)目接觸電壓不大于4974.2V的要求以及跨步電壓不大于19404.8V的要求。項(xiàng)目除了220kV GIS和變壓器區(qū)域外，其余區(qū)域的接觸電壓和跨步電壓均滿足要求。 根據(jù)IEEE80-2013相關(guān)要求，為了使實(shí)際值小于允許值，需要在表面鋪設(shè)高電阻率的材料。經(jīng)過采用ETAP軟件的建模仿真，考慮了220kV GIS和變壓器區(qū)域地表鋪設(shè)瀝青和鵝卵石的方案。最終方案為在220kV GIS和變壓器區(qū)域地表鋪設(shè)150mm的瀝青（瀝青的電阻率不小于25000Ωm），然后再在瀝青上面鋪設(shè)150mm的礫石。經(jīng)過ETAP軟件計(jì)算，接地網(wǎng)的實(shí)際計(jì)算最大接觸電壓為4061.4V，實(shí)際計(jì)算最大跨步電壓為2244V?？绮诫妷汉徒佑|電壓均小于允許值。此方案獲得了業(yè)主的認(rèn)可。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，室外主接地網(wǎng)使用了185mm2水平接地銅絞線6500米，φ16mm，L=2.4m的銅包鋼150根。相對(duì)于設(shè)計(jì)院的原方案，新方案不但滿足了合同要求，在接地材料和施工開挖回填量上都有了明顯的減少。減少了施工周期，降低了施工成本。

4.總結(jié)與提升

（1）在設(shè)計(jì)院能力不足的情況下，需廣泛利用國(guó)內(nèi)的其它技術(shù)資源，盡可能優(yōu)化專業(yè)設(shè)計(jì)工作。

（2）國(guó)內(nèi)規(guī)范GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3.1條款中有說明在高土壤電阻率地區(qū)，降低接地電阻的措施，措施中有提到深鉆式接地極和使用降阻劑的方案來降低接地電阻的方案?？赡軟]有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)院并沒有首先提出這些方案。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》[S]

[2]IEEE80-2013-edit IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding[S]