孟加拉S4項目接地問題分析處理

由琳

摘要：孟加拉S4項目土壤接地電阻率比較高，設計院出具的更換回填土和擴大主接地網的方案均沒被采納，經過方案對比最終采用接地廠家出具接地深井方案。相對于原方案，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。

關鍵詞：接地導體;接地電阻;接地深井;石墨接地模塊

1.引言

孟加拉國S4電站項目為燃氣-蒸汽聯合循環發電項目，裝機總容量約400MW。合同要求項目全廠接地要依據IEEE80-2013的要求進行設計，全廠接地電阻小于1Ω。全廠室外主接地網是以水平接地極為主，垂直接地極為輔組成的復合接地網，深地下約0.8m。水平接地導體采用185mm2的銅絞線。為了節約成本垂直接地極采用φ16mm，L=2.4m的銅包鋼。

2.事件描述

經過IEEE80-2013中如下公示計算，采用TRJ-185 mm2的裸銅絞線作為主接地網。

主接地網截面計算完成后，需要進行接地電阻、跨步電壓、接觸電壓和地電位升等相關的計算和校核。進行計算式需要地勘報告中土壤電阻率等數據。

由于孟加拉S4項目廠地全部為回填土，土壤中含水量和離子較少;經地勘測定土壤的平均電阻率達到了1374Ω·m，土壤電阻率較大。根據IEEE80-2013接地電阻計算公式

式中：

Rg- 電廠的接地電阻Ω;ρ-土壤的電阻率Ω·m;h- 接地網的埋深m;A-接地網所占的面積m2;LT-接地網總長度m。

根據公式初步判斷，電廠的接地電阻Rg和土壤電阻率ρ成正比例關系。與主接地網的總長度和接地網所占的面積成反比例關系，即在土壤電阻率一定的情況下，增大主接地網的長度，擴大接地網所占面積可以降低接地電阻。

本項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，主接地網最外面只能布置在廠區圍墻外1.0m，在對主接地網網格進行數次加密之后，接地電阻仍然很高。而且加密對對降阻效果影響不大。

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范要求。設計院考慮了兩種方案。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;二是擴大主接地網，將主接地網延伸到附近有較低電阻率的土壤的地方。

由于本項目場坪工作已經完成，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遠高于接地方案的成本。因此只能采取擴大主接地網的方案。經過現場調研，電廠不遠處有一條河，設計院決定采用在河水中鋪設外引接地網的方案。現場補勘河床及河水的電阻率等參數后，經過測量，主接地網長度L=9300m，接地網所占的面積 A=67700m2 ，經過設計院用ETAP軟件建模計算，接地電阻Rg=2.5Ω，接地電阻仍然大于合同的要求。

由于項目采用的主接地網是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，也同樣不會采用此方案。

3.解決方案

就孟加拉國S4項目接地方案與設計院經過次討論后，設計院也不能再出具滿足我們要求的新方案。經過了解公司執行過的其他項目，也沒有本項目類似的情況。為了不影響項目工期，決定聯系有相似經驗的接地廠家進行接地方案設計。

將本項目相關資料發給了某接地廠家，廠家建議我們采用設計石墨深井接地裝置的方案。根據廠家用自己的軟件進行仿真模擬，全廠共設置10套石墨深井接地裝置。項目部依據廠家的指導，在相應位置開挖10座直徑200mm深32米的孔洞，然后每個孔洞放置一根φ150mm×30m的純石墨燒制的垂直接地棒，與主地網連接，然后在孔洞中填充降阻劑。經過設計院用ETAP軟件建模計算，計算接地電阻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，項目的跨步電壓和接觸電壓也要滿足規范相關要求。經過ETAP軟件計算，項目接觸電壓不大于4974.2V的要求以及跨步電壓不大于19404.8V的要求。項目除了220kV GIS和變壓器區域外，其余區域的接觸電壓和跨步電壓均滿足要求。 根據IEEE80-2013相關要求，為了使實際值小于允許值，需要在表面鋪設高電阻率的材料。經過采用ETAP軟件的建模仿真，考慮了220kV GIS和變壓器區域地表鋪設瀝青和鵝卵石的方案。最終方案為在220kV GIS和變壓器區域地表鋪設150mm的瀝青（瀝青的電阻率不小于25000Ωm），然后再在瀝青上面鋪設150mm的礫石。經過ETAP軟件計算，接地網的實際計算最大接觸電壓為4061.4V，實際計算最大跨步電壓為2244V。跨步電壓和接觸電壓均小于允許值。此方案獲得了業主的認可。

經統計，室外主接地網使用了185mm2水平接地銅絞線6500米，φ16mm，L=2.4m的銅包鋼150根。相對于設計院的原方案，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.總結與提升

（1）在設計院能力不足的情況下，需廣泛利用國內的其它技術資源，盡可能優化專業設計工作。

（2）國內規范GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設計規范》4.3.1條款中有說明在高土壤電阻率地區，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。可能沒有相關經驗，設計院并沒有首先提出這些方案。

參考文獻

[1]GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設計規范》[S]

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