高土壤电阻率山地风电工程接地装置施工技术

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摘要：高土壤电阻率山地风电工程接地装置由于地理条件的原因，增加了工程的施工难度。本文结合具体事例，详细分析了高土壤电阻率山地风电工程接地装置施工过程中存在的难点问题，介绍了解决问题的措施。以期本文的研究能够为相似的工程案例提供借鉴。

关键词：高土壤电阻率;山地风电;接地装置;施工技术

1.工程概况

环境状况

山地风电工程项目所在地区的地质结构描述如下：地基下面的地质结构可以划分成为两个等级，两个等级全部都是层灰岩，但是地质结构存在一定的差异。第一层主要由两部分构成，分别为白云石和方解石，该层是经过较长时间的风化后形成的，经过勘察后发现在0.3m～0.5m的表面厚度范围内表现出全部风化的特征，第一等级层灰岩的厚度在0.4m～2m范围内。第二等级层灰岩的组成部分与第一等级相同，但是经历的风化程度较前者低，经勘查认为只有中等程度分化。厚度通常情况下超过18m。第二等级层灰岩处于地下水环境中，并且处于水中的深度通常超过5m。

工程要求

一般情况下，整个风电工程可以划分成为5大部分，分别为交通、建筑、发电机、升压器以及集成线路。其中后三者都牵涉到接地问题。具体到本项目而言，对接地装置有着具体的要求，详述如下：将主接地网设计施工在升压站附近地下，接地形式为60×8镀锌扁铁的水平接地，并且要保证埋在地底下的深度超过0.8m。将2.5m长的镀锌角钢作为接地极，同时需要在该接地极顶部显著标注埋深0.8m，在整个场地中共需要建设47条接地极，要保证接地极电阻在0.643Ω范围内。对于铁塔的接地形式，将其设计成接地网的形式，通过十几根圆钢在集成线路周围进行铺设并连接成圈，同时利用4根引线将其与铁塔柱脚进行连接，要求接地电阻在10Ω范围内。对于风机，将其设计成地下主接地网和水平接地的形式，与升压站的接地形式相似，但要求接地电阻在4Ω范围内。

2.接地装置施工难点及采取的对应策略

施工难点

本工程为山地风电，其中的升压站设置在山脚的位置，这一块区域是经过爆破回填而来，在回填过程中掺杂了大量的碎石。并且在前期的地质勘探过程中发现垂直接地体钻孔的深度已经有一定程度，深度已经处于灰岩层。按照已有设计图纸中提出的设计要求进行施工，需要将降阻剂浇筑到接地体附近同时利用净土进行回填处理，完成所有设计施工要求后，对接地装置的电阻进行了测量，结果发现接地装置的电阻值是1.12Ω，该值超过了设计要求的0.643Ω，因此无法达到设计要求。本工程项目共具备38台风机，所有这些风机以及绝大部分的线路铁塔全部建设在山上，待接地系统全部建设完成后进行测试时发现只有很少一部分接地装置的电阻值能够达到设计要求，绝大部分接地系统电阻值在4Ω～10Ω范围内，甚至部分接地装置电阻值超过10Ω，无法满足设计小于4Ω的要求。对于集电线路，完成接地系统的建设后，进行电阻测试后发现大约只有一半的接地电阻值在设计要求的范围内，不满足要求的电阻值大部分也是在20Ω范围内，只有一些特殊位置如半山腰等的电阻值大于50Ω。综合分析接地电阻值测量结果以及不同区域植被、地质结构可以发现，该区域的地质结构条件和植被情况会在很大程度上影响接地电阻值，并且植被和土层相对较厚的位置通常接地电阻值更优。

采取的应对策略

对于升压站位置存在的问题，为了在最大程度上降低接地电阻值，设计单位给出的处理措施为选用最新的离子接地体。但是由于这种方式比较新颖，需要投入大量的资金，并且实践效果无法得到验证，更重要的是施工单位之前没有进行过相关项目的施工，存在经验不足的问题。因此本项目没有采用该方案，最终采用的方案是在室外110kV配电设施的地方另外再建设一些接地模块。使用的是方形的石墨材料，规格为500mm×600mm，共分成3列进行建设，其中包含有10组，共计30组。利用-60×8镀锌扁钢将所有的石墨模块进行连接之后再将其以并联的形式接入主接地网，共使用了90m的镀锌扁钢。在进行接地模块施工时需要对土壤进行开挖，完成施工后利用净土对其实施回填，统计后发展回填的净土体积大约为120m3。利用上述措施进行处理后，再次对接地电阻测量，最终所得结果为0.99Ω，虽然较之前的电阻值测量结果有所降低，但降低程度只有为11%，结果并不是特别理想，仍然在设计要求范围以外，无法满足使用要求。为了将接地电阻值降低至设计要求范围内，经过专家讨论后准备采用机械打井的方法，共打井2口，打井深度在50米左右，经达到了地下含水层，在没口井的垂直方向上埋设1根热镀锌钢管，利用-60×8镀锌扁钢将两根热镀锌钢管连接后并联至主接地网。按照上述方案进行施工，最终得到的接地电阻值大小是0.16Ω，与最开始的接地电阻值相比较而言降低了84%，可见通过这种措施来降低接地电阻值效果非常明显，最终的结果也能够满足设计使用要求，可以正常使用[2]。

对于集电线路和风机接地过程中存在的问题，综合考虑本地区地质结构特征以及工程实际情况，采取的应对策略如下：（1）在风机区域如果接地电阻值不满足设计要求，那么就在对应的位置另外再建设一些接地模块;（2）集电线路区域同样可以另外再建设一些接地模块，对于一些特殊的位置，可以把接地网进一步向外延伸，如果该区域附近有农田，可以将接地网延伸至农田位置;（3）把风机区域接地网连接至周围的铁塔接地网，再加上集电线路已与铁塔接地网连接，相邻两个铁塔之间又利用避雷线相互连接，这样铁塔、风机和集电线路的接地网就形成了一个整体;（4）将降阻剂浇注到接地体中，以此来降低接地网的电阻值。通过上述综合措施处理之后，在对风机和集电线路的接地网电阻值进行测量后发现，电阻值的降低幅度较为明显，绝大部分电阻值都在设计要求范围内，只有极个别的电阻值超过了设计范围。对于这些区域，继续向外延伸接地极，直到满足要求为止。

综上所述，对于高土壤电阻率区域如果接地网电阻值无法满足设计需求，可以在垂直方向或者纵向方向将接地体进行延伸，在垂直方向上可以挖较深的水井，在纵向方向上可以延长接地体的长度。直到连接区域的电阻率较低时为止，通过这种方式可以有效避开本区域的高电阻率情况，从而在很大程度上降低接地电阻值。另一方面，也可以在接地体附近浇筑降阻剂，达到降低电阻值的目的。可以降低接地网电阻值的方式有很多，在施工過程中施工人员应该综合考虑本地区的实际情况选择最适宜的解决措施来降低接地网电阻值，并且保证施工质量[3]。

结束语

高土壤电阻率山地风电工程项目在施工过程中由于地质结构的原因导致其在存在一些难度，主要表现在接地网电阻值无法达到设计要求，如果该问题不解决那么风电工程项目在运行过程中会存在较大的安全隐患。实践经验表明，通过挖深井并且预埋热镀锌钢管的方式，能够在很大程度上降低接地网电阻值，值得其他工程项目借鉴。

参考文献：

[1]王文跃.高土壤电阻率地段接地装置施工设计[J].科技创新与生产力，2002（2）：44-45.

[2]张文强，黄亚军，刘平.砂岩高土壤电阻率地区接地装置的施工方法[J].石油工程建设，2008，34（2）：59-62.

[3]要华林.高土壤电阻率山地风电工程接地装置施工探讨[J].山西建筑，2018，44（22）：97-99.