淺談山區小水電站的接地改造

蘭春星

摘要：山區小水電站一般位于高山峽谷之中，接地電阻普遍超標。如何根據各個小水電站的特點，有針對性的進行接地改造，提高機組的安全穩定運行。

關鍵詞：水電站接地改造降阻措施安全運行

中圖分類號：TV731 文獻標識碼：A文章編號：

1. 引言

山區小水電站一般位于高山峽谷之中，遠離主電網，發出的電能就近送入地方電網或農網。隨著近幾年國家主電網的普及，一大批小水電站納入了主電網運行，這就對小水電站的安全運行提出了更高的要求。而減少小水電站的接地電阻是確保機組安全運行的措施之一。

2. 山區小水電站改造前的接地狀況

（1）對于大多數山區小水電站來說，一般都采用引水式廠房，引水隧洞短則一、二公里，長則五、六公里，庫區遠離廠房及升壓站。廠房屬處的地理位置雖然相對“開闊”，但仍處在深山峽谷中，場地狹小。接地網的敷設只能沿著河道、廠房山邊、廠房側引水鋼管等。但由于受土層薄且土質大多為風化石、砂子，有的甚致根本沒有土層，完全為石頭的影響，土壤電阻率普遍偏高，一般在2000--3000Ω.m,有的甚致高達5000--8000Ω.m,全廠接地電阻嚴重超標。

（2）山區水電站所在的地方,往往也是雷電活動強烈的地方,由于水電站的接地電阻偏高,對防雷造成了極為不利的影響。如避雷器動作后由于殘壓疊加上接地電阻上的壓降后,會使加到發電機等電氣設備上的電壓高而危及發電機等電氣設備的絕緣。同時也會在雷電流入地時沖擊電位升高,產生嚴重的沖擊電而干擾而影響微機保護、綜合自動化系統的安全運行。

3. 山區小水電站接地改造的幾種方式

(1)利用廠房附近的河道，接地扁鋼或接地圓鋼沿河道兩邊向上、下游分別延伸，河岸因河流原因常年濕度較大，土壤電阻率一般較低,對降接地電阻非常有效。

（2）充分利用山區水電站的自然接地體，如大壩庫區、引水鋼管、廠房等。一般水電站設計時廠房、升壓站、尾水等均有接地網，改造時將新增接地網與原接地網相連為一整體。

（3）當接地網受地理及地質情況限制時，可考慮利用降阻劑和其它的降阻材料進行降阻。此種方法一般與外延接地配套使用。在水電站附件1km～2km范圍內認真進行勘探、測量土壤電阻率,找到土壤電阻率較低的地方做外延接地。外延接地要經嚴格的跨步電壓計算,防止外延處跨步電壓傷人。且外延接地的場所要選擇在不易被破壞的地方。要有很好的保護措施,防止在運行時被破壞掉。外延地網與主地網的聯接要可靠,要采取多條聯接線聯接。

（4）打深井，深埋接地極。深埋接地極只在含砂量大的土壤環境中效果較為明顯，而且受環境影響小，而在一般土壤及含巖石較多的土壤中效果并不很理想。根據理論及實際施工經驗表明：在含砂土壤中，含砂層一般都在表面層，在地層深處的土壤電阻率較低，在這類土壤中接地極埋深的作用很大，同時可避免因土壤受環境溫度、濕度引起的接地電阻變化。

（5）采取綜合降阻措施。山區水電站由于其接地電阻偏高,采取單一的降阻措施往往難以達到預期的降阻目標,這時需要對現場地形、地勢及土壤電阻率等現場條件進行綜合分析,采取綜合的降阻措施。比如可以采取外延加降阻劑、水下地網、河岸地網和自然接地體利用等多種降阻措施聯合應用,以達到有效的,大幅度的降低接地電阻的目的。

4. 江南某小水電站接地改造實例

江南某水電站位于浙江省南部，裝機容量7000kW，接地電阻改造前為6.7Ω。原接地網受電站為地下廠房結構，三個方向均為高山，另一個方向為巖石溪溝的影響而非常小。在改造前擬定了以下幾種方案：

（1）打深井，深埋接地極的做法由于電站四周均為巖石，所以深井式接地裝置在該小水電站不適用。

（2）在庫區新增接地網的方法。該庫區受上游沖刷的影響，淤泥非常多，很適合接地網的敷設。但該庫區與發電廠房隔離兩座大山，接地網要穿越兩座大山非常困難。同時考慮過將接地網沿引水隧道引致廠房，但引水隧道只在靠廠房側一段大約50m左右設置了鋼襯，其余為開鑿后的自然狀態，接地網敷設在流道中不現實。

(3) 根據現場實際條件，在廠房后山坡垂直距離約600m位置，找到一塊土壤電阻率相對較低的區域。設置了外延接地線、利用降阻劑和其它的降阻材料等多種降阻措施進行降阻處理。

（4）具體選定接地施工位置為以下幾塊：I區 ——廠房門口后山坡至原電站職工宿舍之間區域；Ⅱ區 ——原電站職工宿舍至電站新辦公樓后山坡之間區域；Ⅲ區——為廠房門口后山坡公路以下區域。其中Ⅲ區區域面積較大，施工簡易且地表泥土直接可作為回填土，非常適合制作大面積集中地網。

（5）接地系統采用材料為： －60×6、40×4鍍鋅扁鋼及降阻劑、XCD-01降阻模塊。XCD-01低電阻接地模塊，是一種以非金屬材料為主的接地體，它由導電性、穩定性良好的非金屬礦物和電解物質組成，它的誕生開創了接地材料和接地技術的新時代。XCD接地模塊內置鍍鋅扁鋼或角鋼，將其與被保護的地線連接時，金屬接地體與大地的有效接觸面積將大大增加。而且由于接地模塊具有的吸濕、保濕性和穩定的導電性，因此，金屬接地體與大地的接地電阻將大大減小，從而充分發揮接地模塊的降阻作用。

XCD-01接地模塊的性能指標

（6）施工時，先挖好水平接地網的土溝，深度800mm，然后將-60*6金屬接地扁鋼焊好并敷設在土溝中，接地模塊埋設間距不宜小于2.5至3米。將降阻劑和水按比例均勻攪拌使其成糊狀。將攪拌好的降阻劑倒入土溝中充分搗實使接地扁鐵與降阻劑完全接觸。等降阻劑固化后將土回填即可。

5. 結語

當接地改造安裝完成后測量全廠的接地電阻值。由于降阻劑和降阻模塊在安裝后填充料尚未向周圍土壤中滲透，與接地網和周圍土壤間的接觸并不十分緊密，在經過一段時間后，降阻劑和降阻模塊將向周圍的土壤滲透，并最終趨于穩定。

參考文獻：

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