淺談往子溝水電站接地改造技術方案

何　雪

(四川省內江水利電力建筑勘察設計研究院，四川 內江　641000)

淺談往子溝水電站接地改造技術方案

何雪

(四川省內江水利電力建筑勘察設計研究院，四川 內江641000)

摘要：通過往子溝水電站接地改造，證明了利用低電阻率的水源，敷設水下接地網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，對降低電阻設置了諸多難題與障礙。因此，采用水下接地網對降低水電站的接地電阻具有明顯且切實有效的效果。

關鍵詞：設計思路；地網敷設；防腐措施；效果和經驗

1概述

往子溝水電站位于稻城縣俄牙同鄉境內東義河支流往子溝上，廠房位于往子溝右岸臺地上，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題而新建的水電站。該站近期作為色苦水電站施工電源，遠期以35 kV線路一回輸送至色苦水電站并入四川電網。

往子溝水電站廠房面積為39×17米，接地網面積為60×30米。原接地網采用接地干線95 mm∧2鍍銅鋼絞線構成5×5米網格，引上線采用120 mm∧2鍍銅鋼絞線敷設，接地極采用14.2 mm，長度1.22 m的鍍銅鋼接地棒，兩組接地棒通過兩組接地極連接組成2.44米一組，共42組。設計要求實測接地電阻不大于1.0 Ω。該地區河流溪水的電阻率為100～300 Ω·m。工程施工完畢后，實測站內接地地網電阻值約為2.5 Ω，不能滿足設計要求，故需對接地系統進行整改。

2設計思路

按規范要求該站接地網的接地電阻應滿足≤1 Ω。根據相關材料，站內可供敷設地網面積約為60×30=1 800 m2。接地電阻要求高。以傳統的接地方法在站內難以達到接地要求，故考慮沿河道以銅包鋼絞線作為水平接地極敷設水下地網，并輔以電解離子接地極進一步降低接地電阻。

2.1土壤電阻率計算

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

該站所在地區平均土壤電阻率計算：

(1)

式中ρ為土壤電阻率，Ω·m；R1為站內地網接地電阻值，Ω；S為可利用接地網面積，m2；

帶入數據到公式(1)，R1=2.5 Ω，S=1 800 m2，可反推出：

ρ= 212.13 (Ω·m)

2.2改造新增地網計算

(1)本次新增地網采用水下地網，并保證新增地網能被水完全淹沒。該地區水的電阻率為100～300Ω·m，結合上述計算的平均土壤電阻率，本次取水的電阻率為212.13Ω·m。要使接地電阻達到設計，應使新增地網面積與原地網可比擬，故本次新增水平地網面積設計值約為1 800m2，由于水的電阻率取212.13，故新增水平地網接地電阻值也取2.5 Ω。

(2)新增水平地網與原地網并聯后的電阻為：

(2)

式中R為新增水平地網與原地網并聯后電阻；R1為站內地網接地電阻；R2為新增水平地網接地電阻，Ω；η為屏蔽系數， 0.8；

帶入數據到公式(2)，R1=2.5，R2=2.5，η=0.8，可知

R2= 1.56(Ω)

(3)若總地網接地電阻值不大于1 Ω，需敷設輔助垂直地達到的接地電阻值

(3)

式中R為設計要求的接地電阻值；R2為站內地網接地電阻；R3為輔助垂直地網接地電阻，Ω；η為屏蔽系數， 0.8；

帶入數據到公式(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度， m；d為接地極的等效直徑， m；

帶入數據到公式(4)，ρ=212.13，l=3，d=

0.15，可知

R0= 9.2(Ω)

(5)要達到1.64 Ω，需要電解離子接地體的數量

(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到接地電阻值，Ω；η為垂直接地體屏蔽系數，0.7；n為垂直接地極的數目，套；

帶入數據到公式⑤，R0=9.2，R3=1.64，η=0.7，可知

n= 8(套)

(6)驗算

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量，套；η為由于電流屏蔽效應引起的利用系數0.7；

帶入數據到公式(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和新增水平地網并聯后總接地電阻值為

(7)

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

帶入數據到公式(7)，R2=1.56，R4=1.64，η=0.8，可知

R=0.999Ω<1.0Ω，滿足設計要求。

故新增地網面積與原地網比擬，取新增地網面積約為1 800m2，由并敷設8套電解離子接地極做輔助垂直接地體，能使總地網面積達到設計要求。

3地網敷設

因本站接地網可敷設面積較小，傳統方法難以到達接地效果，設計時采用水下地網及降阻效果明顯的特殊材料用于降阻。

新增地網水平接地極采用銅包鋼絞線，并與原地網焊接連通，連接點不少于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，并分布于主地網外沿，減小屏蔽作用，高效利用其降阻效果。

新增水平地網外緣各角應做成圓弧形，圓弧半徑不小于均壓帶網格大小的一半，即3m。接地網通過設備及架構基礎時，可以深埋或繞行,但接地帶不能斷開,接地干線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置在水平地網外圍主干線上，且間距不小于2倍長度。

地網網格尺寸為10×10m。

全站接地材料焊接采用雙面施焊，搭接長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械強度，做到可靠連接。

4防腐措施

為防止河水對地網表面鋅層的沖刷破壞，水平接地扁鋼采用淺埋敷設，埋深根據實際情況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12套，布置于水下。施工時根據現場施工情況結合地勘報告適當調整接地體的位置，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品配套的《施工演示光盤》或現場技術人員的指導。頂端的0.2m區域，采用水泥灌漿密封固定，降阻的同時，加強整個水下地網的牢固性。

扁鋼與扁鋼之間采用電焊，焊接時應三面施焊，搭接長度不小于扁鋼寬度的2倍，焊點作去渣防腐處理。

5效果和經驗

2014年往子溝電站水下接地外延網改造完成后，實測電站的接地電阻為0.8Ω，滿足設計規范小于≤1Ω的要求。滿足了電站正常投運發電的要求，改造資金投入相較于地面外延網投資約節約30%左右，且達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，敷設水下接地網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，對降低電阻設置了諸多難題與障礙。因此，采用水下接地網對降低水電站的接地電阻具有明顯且切實有效的效果。

參考文獻：

[1]水利部水資源管理司，水利部水資源管理中心．編著．建設項目水資源論證培訓教材．-北京：中國水利水電出版社，2005.

何雪(1980-)，女，四川內江人，工程師，從事電力系統及自動化工作.

(責任編輯：卓政昌)

工作研究

重點水電工程報道

收稿日期:2015-03-30

文章編號:1001-2184(2015)02-0118-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7；U264.7+4

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