白市水电站接地网阻抗偏高故障分析与处理

曾义

摘 要：接地网是水电站设备组成的重要部分，对于保证水电站电气设备可靠运行和生产人员人身安全具有极其重要的作用。本文详细介绍了白市水电站接地网故障的产生原因和处理过程，以此案例为基础，提供分析和处理水电站接地网故障的经验，保证水电站设备和人员的安全。

关键词：接地网；铜质缓释型离子接地装置；铜覆钢绞线；固定桩；下沉模块

中图分类号：TM934.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0121-01

引 言

白市水电站位于贵州省黔东南苗族侗族自治州天柱县白市镇上游约2.8km处，距天柱县县城30.0km。白市水电站属于二等大（2）型工程，于2011年三台机组全部投产发电。根据《水力发电站接地设计技术导则》（NB/T35050-2015），为了保证人身和设备的安全，白市水电站接地网阻抗设计要求为：设计值≤0.45Ω。自该电站投产以来，技术人员每年对其全厂接地网阻抗进行测试，其历年阻抗值均为0.7Ω左右，大于该电站安全稳定运行的要求值。因此，需要对该水电站现有接地网进行处理，使其阻抗值达到设计要求，确保该水电站设备和人员的安全。

1 原因分析

白市水电站接地网属于大型接地网，是由多个子接地网连接而成的。其中主要包括进水口坝段水库水下接地网、大坝接地网、泄洪闸坝段水库水下接地网、主厂房接地网、尾水渠接地网、右消力池接地网、左消力池接地网、开关站（GIS室）接地网和出线平台接地网等。自发现接地网阻抗偏高后，为了消除干扰并提高测量精度，接地网阻抗实测时，技术人员均以电流极-电压极三角布极法进行测量。

基于接地网历年测试数据，结合对现场土壤电阻率的测量与分析，借助于CDEGS软件，技术人员对白市水电站接地网接地阻抗进行了模拟分析（如表1），并得出了接地网接地阻抗仿真计算结果：土壤电阻率为1600Ω·m，河水电阻率为65.6Ω·m，接地阻抗值0.746∠5.16Ω。

软件模拟计算出接地阻抗值为0.746Ω，与技术人员实际测试值极为吻合。根据以上检测及分析，技术人员确定造成白市水电站接地网阻抗值偏高的原因可能是：①各子接地网之间电气连通性差；②垂直接地体偏少或接地网面积偏小。

2 处理过程

2.1 各子接地网之间电气连通性检查

针对白市水电站各子接地网的情况，技术人员开展了主要接地网电气连通性测试。其中包括以下9项测试：进水口坝段水库水下接地网与大坝接地网之间电气连通性测试、泄洪闸坝段水库水下接地网与大坝接地网之间电气连通性测试、进水口坝段水库水下接地网与主厂房接地网之间电气连通性测试、主厂房接地网与尾水渠接地网之间电气连通性测试、尾水渠接地网与右消力池接地网之间电气连通性测试、右消力池接地网与左消力池接地网之间电气连通性测试、主厂房接地网与开关站（GIS室）接地网之间电气连通性测试、开关站（GIS室）接地网与出线平台接地网之间电气连通性测试、主厂房接地网与大坝接地网之间电气连通性测试。

通过检测发现，白市水电站接地网整体性以及各子接地网电气连通性良好，各子接地网之间的镀锌扁钢连接牢固，无锈蚀、断裂现象。

2.2 垂直接地体偏少或接地网面积偏小处理

处理方案：针对垂直接地体偏少，可以在大坝下游河滩两岸设置外延射线水平接地体，并间隔安装高效降阻的铜质缓释型离子接地装置。针对接地网面积偏小，可以在大坝上游设置水下接地网。力求通过增加垂直泄流和扩大接地网面积纵深相结合的方式，以实现白市水电站接地网阻抗达到设计要求（设计值≤0.45Ω），确保该水电站设备和人员的安全。

（1）大坝下游河滩两岸设置外延射线水平接地体

在大坝下游河滩两岸各敷设一条外延射线型水平接地体，其距离为600m。外延射线型水平接地体采用185mm2铜覆钢绞线，沿大坝下游河滩岸边敷设，埋设深度0.6m，为防止被盗，整条外延射线型水平接地体地沟回填后，表层0.2m用混凝土浇筑。在两条外延射线型水平接地体上间隔100m安装铜质缓释型离子接地装置，以充分发挥深井离子接地装置的高效降阻性能。外延射线型水平接地体与电站原有接地网之间设置2个连接点，右消力池接地网和泄洪闸坝段接地网（6#泄洪闸处）各1个连接点，采用185mm2铜覆钢绞线进行连接，且采用放热焊接连接。为了保证外延射线型水平接地体的连接可靠性，两条外延射线型水平接地体之间横向加强连接，间隔敷设距离为200m左右，共3根，采用185mm2铜覆钢绞线，且横向加强连接的铜覆钢绞线沉入下游河床底部。

（2）大坝上游设置水下接地网

若单靠增加外延射线型水平接地体，很难保证白市水电站接地网阻抗达到设计要求（设计值≤0.45Ω）。因此，可考虑利用大坝上游水库河水电阻率低、水位稳定、散流性好等特点，将水平接地极引入上游水库底部，以增大整个接地网面积。上游水库死水位及以下高程敷设水下接地网，水下接地网接地体采用185mm2铜覆钢绞线。设置规模约为400m×700m，其中纵向约700m，横向约400m，网格尺寸约为100m×100m，网格数量28个。水下接地网在上游水库两岸设置固定桩以进行固定，此外，水下接地网网格中间设置下沉模块以固定水下接地体，防止流水冲刷，下沉模块安装间距约为50m。大坝上游水下接地网与电站原有接地网之间设置4个连接点，4个连接点都设置在开关站（GIS室）接地网的龙门架上，采用185mm2铜覆钢绞线进行连接，且采用放热焊接连接。

3 结 论

施工完成后，测试新建接地网与原接地网之间电气连通性良好，其中包括：新建上游水库水下接地网与开关站接地网连之间电气连通性测试，共4个点；新建下游外延射线型接地网与右消力池接地网之间电气连通性测试，共1个点；新建下游外延射线型接地网与泄洪闸坝段水库水下接地网之间电气连通性测试，共1个点。

施工完成后，依据《接地装置工频特性参数的测量导则》（DL/T475-20017）规范要求，采用大型地网异频测试仪对白市水电站接地网电阻进行测试。其测试结果为：上游库区电阻值：0.67Ω；尾水电阻值：0.7Ω；主坝体：0.72Ω；全部连网电阻值：0.418Ω；满足设计要求（设计值≤0.45Ω）。

收稿日期：2018-9-22

作者简介：曾 義（1979-），男，工程师，本科，主要从事电力检修、电力工程等工作。