沙特降苯项目接地降阻工程的施工技术

汤海波

中国化学工程第十一建设有限公司 河南开封 475002

接地工程是电气安装工程的一个重要分项工程，它的安装质量不仅是电气安装工程的一个重要质量控制环节，而且直接影响着工程投产后的正常运行。

接地电阻值的大小是衡量一套防雷接地装置安全泄流性能好坏的重要技术指标之一。接地装置的接地电阻通常由三部分组成:第一部分是接地体本身的电阻；第二部分是接地极与土壤的接触电阻；第三部分是电流经接地极流入土壤后散布时土壤呈现的电阻。接地装置的接地电阻主要由后两部分决定。

中东地区以沙漠或者荒漠地形为主，该土壤水位低，盐碱性大。因而有电阻率高，腐蚀性强的特点。这与低接地电阻以及接地材料的耐久性要求形成了矛盾。如何解决这一矛盾,是解决荒漠地区接地问题的关键环节之一。

1 降苯项目对接地电阻要求

根据YANPET-2规范，单个接地极的接地电阻不大于5Ω，接地整网的接地电阻不大于1Ω。

经验表明，现场的土壤特点难以满足单个接地极的接地电阻值5Ω 的要求，但由于大量裸铜线和接地极的埋设可保证整网的接地电阻值小于1Ω。因此降阻措施的实施集中在单个接地极的安装上。

2 接地极降阻的措施方案

2.1 降低接地电阻

根据设计及相关施工经验，针对降苯项目土壤的特殊情况（土壤电阻率高，腐蚀性强的特点），采用如下方法：

2.1.1 增加接地极数量

降苯项目设计采用68根接地极。平均每隔15m地埋的接地线就安装1根接地极。

2.1.2 接地网相互连通

降苯项目变电所的地下接地网采用镀锡的裸铜线，敷设成3mX3m的网格状，接地网外缘闭合并保证各个角落为弧形，优点是可使接地电压均匀，降低变电所区域内可能形成的接触电位差和跨步电压。

各个交叉点采用铜粉热熔焊接，保证各点连接的可靠性。接地网格边缘部分引出两根接地线与老厂区原有的主接地网连接。

2.1.3 增加接地极深度

降苯项目的接地极设计埋设深度已经达到3.5m。由于降苯项目位于YANPET公司老厂区内，开挖作业时放坡要求极为严格，进一步加深接地极埋设深度的施工难度极大。故此法不宜采用。

2.1.4 采用土壤长效降阻剂降低土壤接地电阻；

根据YANPET老厂区以往的经验，增加接地极数量和埋设深度不足使单个接地极的接地电阻小于5Ω，必须向接地极周围施加长效降阻剂以降低土壤接地电阻。

图1 物理降阻剂

降阻剂就其特性来说分为物理降阻剂和化学降阻剂。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末组成并含有一定量起固化作用的水泥,具有吸潮性、电阻率低、节约接地钢材、节约占地面积及其相应的土方工程稳定性好、长效、不流失、无毒、无污染、不腐蚀接地体、价格适宜等优点,可谓物美价廉。而化学降阻剂由电解质盐类组成,腐蚀接地体,稳定性较差、易流失、从长远来看效果呈下降趋势。

经过与总包公司及业主相关工程师沟通，选取FURSE公司生产的物理降阻剂FurseCEMTM 型导电颗粒作为该项目的降阻剂。

2.1.5 改良土壤。

由于YANPET 厂区土壤以碎石和砂粒为主，此土壤在极度干旱的环境下，含水率接近于0，土壤接地电阻率极高。因此对现场的接地沟槽采用接地电阻率低的粘性土换填。

相关地质土壤资料表明，湿润的粘性土的电阻率为ρ≤10Ωm，相对碎石砂粒土壤而言土壤电阻率降低10倍以上。

2.2 抗腐蚀措施

降苯项目采用镀锡铜绞线，同时选用99.99%纯度的锌棒（直径Φ50，长度1.5m）作为接地极。

图2 接地极

3 接地极的安装

以降苯项目厂区内接地极安装，说明施工要点：

3.1 材料检验和报验

对阴极保护的所有主材的型号、规格、各种附件与厂家装箱清单及设计图纸核对。

3.2 开挖作业

3.2.1 测量放线

在正式施工前，应对施工位置进行测量，用白灰画出接地坑开挖位置，方便土建人员开挖沟槽。

3.2.2 开挖基坑

图3 接地极安装示意图

由于施工区为老厂区，地下设施情况不明，因此首先人工开挖基坑至-1.5m深。在判断地下无永久设施后，使用机械开挖至-3.7m深度。

将基坑底部碎石砂土清理平整，并浇水浸润。

3.2.3 PVC管的安装

将PVC管（直径Φ200）切割成1.7m长，预先在距PVC管外壁上钻两个Φ10圆孔（两个孔位置距PVC管顶端250mm，两孔位于PVC直径方向上）。

垂直安装一根PVC管（直径Φ200，长度1.7m）。使用彩条布和胶带将PVC管顶端封住，防止碎石废土落入管内。

在PVC管的四周回填细密的粘土，回填高度与PVC管口下方300mm处（即-2.3m位置）。回填时分层浇水夯实。

3.2.4 接地极与接地线的连接

由于到货的接地极是完整的圆柱体，无法直接与接地线连接。因此现场施工时，我们选择锡焊焊接作为接地极与接地线的连接手段（金属锡熔点低，锡焊时不会造成金属锌剧烈氧化而破环接地极，且与接地线表面涂层材质一致）。

先使用台钻在接地极的一端横向钻透一个Φ13的圆孔（Φ13的圆孔截面积约为130mm2，略大于主接地线的截面积），并使用扩孔器将圆孔的两端开出坡口，便于熔锡能与接地线良好黏合。

将接地线穿过锌棒上的圆孔，接地线尾端用铜质线夹夹住，防止接地线尾端散开并接地线不能在圆孔内任意移动。

将锌棒水平放置，并使圆孔上下成垂直状态。将熔融的金属锡灌入圆孔内。待金属锡凝固冷却后，用锉刀和烙铁将锌棒和接地线结合处修补平整和圆滑过渡。焊接中注意加入松香膏润湿，以保证金属锡与接地线和锌棒间的良好接触。

图4 接地极与接地线的连接

3.2.5 降阻剂混合物的拌制

按照厂家技术说明，将FurseCEMTM 型导电颗粒和325水泥按照重量比1∶1，倒入搅拌机内干拌。待导电颗粒与水泥拌匀后加入水（导电颗粒与水的重量比为1∶3），搅拌成粘稠糊状的导电混凝土。

3.2.6 接地极安装

首先将PVC管内填入200mm厚的导电混凝土。然后将接地极垂直放入基坑内的PVC内，使接地极上表面与PVC管平齐。继续填入导电混凝土，直至没过接地极上表面150mm位置。待导电混凝土稍稍固化后，用吊钩、手动葫芦和门型架将PVC从基坑内拔出来。

3.2.7 接地基坑回填

待导电混凝土固化后，使用细密的粘土对进行回填。回填时每200mm一层浇水夯实，确保密实度达到95%以上。

回填结束前将接地极标示桩安装到接地极的正上方。

4 接地极接地电阻测量

在极度干旱的地区测量接地装置的接地电阻是一件很不容易的事情。由于当地的土壤电阻率很高，因此辅助探针（电流探针和电位探针）与大地接触好坏就成了关键。

首先保证辅助探针接地良好，方法是用直径25mm、长度1m的钢管加工成临时接地极，钢管西面1/3以下开出足够数量的小孔，待辅助电极砸入土壤内，再灌入一定数量的盐水。其他方法与普通的接地电阻测量方法相同。

施工完成后在天气晴朗、干燥的情况下，经过PMT和总包公司共同见证，接地极的接地电阻均符合业主规范要求，达到了预期的效果，从而保证了设备运行安全和人身安全。

由于干旱地区环境的地址特征，使得接地装置的施工较为困难，要想满足接地电阻的设计要求，就要采取行之有效的降阻措施，这样才能保证工程质量。

降阻剂的使用应严格按施工图和厂家技术说明，并尽可能在接地极附近回填电阻率低的粘土，作为降阻辅助手段之一。

1 何善庆.接地降阻剂及其应用.电世界.1996.

2 万成华.在沙漠地区施工中如何有效降低接地电阻值.工程实践.2007.

3 邵长福 郑爱民 张宏.新型长效混凝土接地降阻剂的应用.黑龙江电力.1998.

4 InstructionofFurseCEMTM conductiveaggregate.

5 YANPET-2Standards.2P-042.ElectricalInstallation.

6 YANPET -2 Standards.2P-043.ElectricalTesting and Inspection.