论珠海110kV白莲变电站全站接地网电阻超标施工处理

周夏涵

摘 要：110kV白莲变电站（以下建成该变电站）是广东电网有限责任公司珠海供电局于2014年底新建的一座变电站，由于地质条件恶劣，直接导致在地基施工和全站地网施工难度增大，主接地网施工完成后，全站地网接地电阻为3.5Ω（实测），不符合设计要求。需要进一步整改、增加措施，以确保变电站内运行设备及工作人员人身的安全。

关键词：变电站；接地网；接地电阻

中图分类号：TM835 文献标识码：A

110kV白莲变电站在珠海电网中属于终端变电站。供电范围是吉大片区北部地区，供电半径约6km，随着珠海经济的快速增长，目前该地区用电形势已日趋紧张。建设该站可满足白莲村及其周边地区新增负荷的用电需求，为该区经济增长和居民生活提供电力保障，同时建设该站对改善该地区10kV配网结构也具有重要意义。由于该变电站规划选址地理位置不理想，地质条件恶劣，导致在地基施工和全站地网施工难度增大，主接地网施工完成后，全站地网接地电阻为3.5Ω，不符合设计要求。接地装置（网）在输变电工程中是较为特殊而又重要的施工项目，期工程质量不仅关系到电网系统中设备的运行安全，更关系到电气工作人员的人身安全。在大接地电流系统中，接地装置是否可靠直接影响到继电保护动作的正确性；在小接地电流系统中，不可靠的接地网将对变电站工作人员的人身安全构成威胁。因此，必须在电气设备投运前，妥善整改处理好110kV白莲站全站地网接地电阻不合格的问题。经研究，该变电站主接地网设置采用水平接地网，并用垂直接地极为辅的复合主接地网。接地干线采用本站位于吉大水库山上，地下岩石坚硬，地下富含高土壤电阻率石英砂，土壤电阻率较高，降阻工程难度较大，所以本地网接地电阻值按照不大于1.0Ω控制（经设计单位复合验算确认）。经过多次实地现场勘察，仔细分析研究，在该变电站原有地网不变的基础上增加以下措施来达到降低地网接地电阻的目的：首先从理论上研究降低接地电阻的方法。由公式可以看出，降低接地电阻有两种方法：（1）增大接地体的几何尺寸，来达到增大接地电容C的目的；（2）增加地质电学性质，来达到减小地的电阻率ρ和介质系数ε。

公式：

R=ρε/C

R=0.5×ρ/√S

R=ρ/2πL×ln4L/d

R=ρ/2πL（lnL?/dH+A）。

式中：

ρ（Ω·m）——土壤电阻率；

d（m）——钢材的等效直径；

S（m2）——地网面积；

H（m）——埋设深度；

L（m）——接地极长度（m）；

A——形状系数。

一、扩大水平接地网面长度（面积）

在土壤电阻率已经确定的情况下，要达到设计要求的电阻必须有足够的接地面积，故要降低电阻必须扩大地网长度（面积））每扩大4倍的接地网面积，接地电阻会降低1倍，根据实际情况我们在站址外侧合理增接设440m水平接地网，水平接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径宜大于均压带间距的一半（半径大于4m），因外缘经常有人出入的走道外，应敷设沥青或混凝土路面。

二、增加接地斜井

增加接地斜井15口，孔径180mm，接地斜井总长度1500m；装置电解离子接地极15套。深度8m，长100m。斜井采用非开挖水平定向钻施工技术，深度均在8m以下，测算后对周边的建筑不会造成影响，对未来周边土方的施工不会造成影响，如图1所示。

三、接地材料的选择

接地网的水平接地体采用TJ-120铜绞线，电解离子接地极引线采用TJ-120铜绞线和Ф18铜包钢。每一口接地斜井各安装一套电解离子接地极，共采用15套电解离子接地极。这种特殊结构的接地体（带电解质材料），使用效果比较好，一般称为离子接地系统，而且几乎没有什么寿命的约束。

四、物理降阻剂的使用

物理降阻剂也称长效降阻剂，它具有可扩散成分，可以改善周边土壤的导电属性。降阻剂也是一种良好的导电体，将它使用于接地体和土壤之间，一方面能够与金属接地体紧密接触，形成足够大的电流流通面；另一方面它能向周围土壤渗透，降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域。本工程在斜井内灌注电通牌（HK型）降阻剂约6t，用接地降阻剂灌满接地斜井内空隙，具有一定的防腐能力，增加地网寿命。

五、科学精准的施工工艺

1.导向孔施工：本工程采用ZT-20型定向钻机进行施工，其主要成孔方式为：采用合适的钻头（也称斜面钻头）成孔，斜面钻头用来控制钻孔轨迹方向，若同时给进和回转钻杆，斜面失去方向性，实现直孔钻进；若只给进不回转，通过斜面的反力，使钻头改变方向，实现造斜钻进。由步行式导向仪实现钻头位置和钻孔轨迹测量。在钻进时，孔底探头发出电磁波信号，地面上的导向仪接收孔底探头发出的信号，并显示钻头深度、倾斜度、工具面向角等参数，供操作人员掌握孔内情况，并随时按设计的钻孔轨迹进行调整。

2.连接离子接地极：用回拖活节连接镀锌圆钢，将离子接地极和镀锌圆钢一起连接。接驳完后，确保每个接口安全合格后方可进行回拖施工。由于孔内充满降阻剂，所以（离子接地极）是处于悬浮状态的，管与孔壁之间由于降阻剂润滑作用，减少了回拖阻力。

3.扩孔和镀锌圆钢的回拖：回拖镀锌圆钢时，将钻杆、扩孔器、回拖活节和镀锌圆钢（离子接地极）依次连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，镀锌圆钢在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满降阻剂，所以产镀锌圆钢在扩好的孔中是处于悬浮状态，镀锌圆钢四周与孔洞之间由降阻剂润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了镀锌圆钢防腐层，当镀锌圆钢全部被拖入孔内后，圆钢回拖完成。采取以上措施后，经过12个工期日的连续施工处理，最终，110kV白莲变电站全站的接地网电阻值由原先的3.5Ω降至0.8Ω（实测），满足设计要求不大于1.0Ω的控制值。保障变电站内设备和人员的安全，确保110kV白莲变电站按期送电投产。

参考文献

[1] GB 50169-2006，电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[S].