某船閘的接地系統

向震宇

摘要 通過對犍為船閘工程的接地系統的分析計算，對工程環境下各種降阻措施進行闡述研究，安全經濟可靠的降阻措施能夠保證工程接地電阻達到設計標準。

【關鍵詞】船閘 接地 電阻 接地 計算 降阻措施

1 概況

岷江犍為航電樞紐工程位于岷江下游樂山市犍為縣境內，是規劃的岷江樂山至宜賓162km長河段航電梯級開發的第3級航電樞紐。本樞紐工程由犍為船閘及犍為水電站組成。主體設計院要求船閘工程接地網與水電站接地網相連，并提出船閘接地電阻要求R≤ 0.25Ω。

2 接地系統的重要意義

工程短路電流日益增大，要求接地電阻越來越小，而工程所在地土壤電阻率高，工程區域限制及地形地質情況的限制，導致工程接地電阻難以降低。而接地系統與電氣設備和人員的安全息息相關，由于接地問題造成的設備損壞、航道停運等事故，會帶來巨大的經濟損失。因此為了樞紐的安全穩定運行，必須對接地系統引起相應的重視。

3 接地電阻計算及分析

3.1 對接地網需求面積的估算

根據NB/T 35050-2015《水力發電廠接地設計技術導則》中6.1.4條文，對本項目接地電阻采用理論估算簡化公式計算：

式（1）中：p為土壤電阻率;S為接地網面積;R為地網接地電阻。

本工程中，土壤電阻率p約為243Q-m。經（1）式計算可知，要得到0.25Q的接地電阻，需要的接地面積約為236196m2。

而船閘接地面積約為l7133m2，遠低于計算所需接地面積。因為船閘接地網要求與電站接地網聯接，因此將電站接地網面積一并計算在內，電站接地面積約為134600m²。整個樞紐接地總面積約為151733m²。整個樞紐的接地網面積依然遠低于需求的接地網面積。

3.2 對接地網接地電阻的估算

根據（1）式分別對船閘及電站接地電阻進行估算。計算得出，船閘接地電阻約為0.93Ω。船閘接地網的接地電阻遠不滿足于0.25Ω的接地電阻要求。考慮船閘接地網需要與電站接地網相連，因此將電站接地網作為外引接地網考慮，計算船閘接地網與電站接地網相連后的接地電阻。

根據外引接地網接地電阻計算公式：

式（2）（3）（4）中，R1為船閘接地網接地電阻（Ω）;R2為電站接地網接地電阻（Ω）;p1為船閘接地網處土壤電阻率（Ω·m），p2為電站接地網處土壤電阻率（Ω·m），兩者均為243Ω·m;K為兩地網連接的屏蔽系數：S為兩接地網總面積（m²），Sl為船閘接地網面積（ m²），S2為電站接地網面積（m²）;R為兩地網連接后接地電阻（Ω）。

因兩接地網距離較近，屏蔽系數取1，根據式（2）（3）（4）得出，接地網連接后，接地網接地電阻R約為0.312Ω。

結算所得接地網接地電阻R=0.312Ω>0.25Ω，不滿足提出的接地電阻0.25Ω的要求。因此，本工程接地網建設，需考慮更一進一步的降阻措施。

4 對降低工程接地電阻措施的研究

4.1 擴大接地面積

根據文中式（1），可看出，擴大接地網的面積，增大接地導體的散流面積，可有效的降低接地網的接地電阻。

根據上文中對接地面積的估算，可看出本工程要想達到適合的接地電阻，需要增加的接地網面積過大，不具備經濟性。工程所在地地形復雜，很難在合適距離尋找到相應面積的接地網建設地。因此，擴大接地面積在本工程的實際實施有一定的困難。

4.2 人工降阻

在接地網面積一定的情況下，降低土壤電阻率也是降低接地電阻的有效方法。傳統方法中，減小土壤電阻率可以采用換土的方法。但該措施工程造價太高，不具備實施意義。

其次，可以采用降阻劑降阻。由于化學降阻劑具有一定的滲透和擴散能力，在土壤中添加化學降阻劑可以有效的降低土壤的電阻率，從而降低接地電阻。

4.3 使用防腐電解接地板

該降阻措施采用向土壤中釋放電解質的方法來降低土壤電阻率。電解接地極是在銅管內填裝無毒化合物晶體，構成釋放電解質的載體，將接地極埋入地下并與主接地網連接。由于接地極銅管上的呼吸孔可以從周圍土壤中吸收水分，從而使接地極內部的化合物晶體變為電解質溶液，該電解溶液又從呼吸孔滲出，并流入電解地極四周的土壤，從而使埋設區域形成了成片導電率良好的電解質離子土壤，形成了一個良好的電解質導電通道，從而降低了土壤電阻率。同時由于銅管內是無毒化合物，該方法不會對環境造成污染。

設N為要達到接地電阻R所需的電解地極的數量，由下公式：

式中，RO為原地網接地電阻;R為設計接地電阻;k為系數，200≤p<500Ω·m，k取4。

經計算，采用該措施降阻需要該電解接地極的數量為7套。

4.4 深井降阻

深井降阻技術主要是利用地下深處的土壤電阻率較低，往深處鉆孔，將垂直接地極埋入，再與接地網可靠連接的方式來降低接地電阻值。這種方式適合地下層土壤電阻率低的區域，但深層為巖石的山區和丘陵地區，不適合采用深井鉆孔接地降阻。

5 小結

通過對工程接地電阻的計算分析，并對具體降阻措施進行研究。筆者認為，通過有效的降阻措施，工程接地電阻能夠達到0.25Ω的設計要求。

參考文獻

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