高电阻率的土壤接地方式分析

2022-11-25中国城市建设研究院有限公司陆广萍

电力设备管理 2022年2期

中国城市建设研究院有限公司陆广萍

在高电阻率土壤区域开展接地工作具备较大的现实意义，在此期间，相关工作人员需要认真细致地分析相关工作开展的具体需求，优化现有的接地形式，改良接地策略提高接地效率。除此之外，施工方还需要对接地装置进行科学合理地设计，对相关装置采取相应的隔离保护措施，提高整个接地系统的安全性和稳定性。

针对高电阻率土壤的接地管控工作，施工方需要考量降低相关区域的接地电阻，同时也可以尝试均衡电位的接地措施，在接地设计过程中，设计师应当秉承因地制宜的管控原则，优化接地设计方式，采取多样化的施工管控措施，以此来提高接地效率，降低高电阻率土壤的接地电阻。在此过程中，设计师应当就地取材，利用自然环境中的原材料，同时也需要构建相应的人工接地网。并且在结合均衡电位接地措施使用的过程中还需考量均压、限流、分流的需求，以此来提高作业效率。

1 降低接地电阻的措施

在对高电阻率土壤的接地管控工作中，工作人员需要设置科学合理的接地装置，在高土壤电阻率区域实施相应的接地工作，相关工作人员需要确保相应的电阻能够满足使用要求。由于在相关区域具备较高的电阻，工作人员可以尝试降低相关区域的接地电阻率，以此来提高接地效率。在此过程中，作业人员可以充分利用当地的自然接地体、设置人工接地网，以此来改良相关区域的电阻率。

1.1 利用自然接地体

在工程项目施工建设活动中，在对应的高电阻率土壤区域开展接地工作应当采取因地制宜的基地管控方式，比如相关区域若存在大量现成的金属管道设施或钢筋骨架，相应的工作人员应当尽可能借用此类物资原材料来减少接地电阻，借助相应的金属材料来实现散流、均压，同时还能够有效降低在接地工作所投入的各项成本。比如在当前水电站工程项目中所存在的自然接地体包含大量的钢筋、金属原材料，同时若相关区域与水源或潮湿土壤相接触也能够进一步降低接地电阻。

具体来说，若相应的钢筋混凝土建筑物与周边潮湿的土壤相接触，或厂房下部分接触到相应的水源地，则施工人员可以借助其表层钢筋完成有效接地设计和接地施工。此外，在接地过程中，工作人员也可以最大限度地对压力钢管以及水钢管进行灵活使用，甚至可以借用闸门、拦污栅等相关金属预埋件来实现接地。在部分工程项目结束之后，其地下或水中会埋放部分金属原材料，施工方也可以结合此类金属设备来改良接地设计，但是在利用自然接地体进行接地设计的过程中，设计师需要充分考量相应的工作安全问题，减少相应的风险隐患[1]。

1.2 设置人工接地网

在完成对自然接地体的使用之后若仍然无法满足高电阻率土壤区域的接地建设需求，此时，施工人员以及设计人员需要适当地设置人工接地网。在依托原有自然接地体的基础之上，通过设置人工接地网能够进一步降低相关区域的接地电阻，在此期间工作人员也需要对低电阻率的土壤区域和水环境进行有效利用，采取因地制宜的人工接地策略，布置水平接地网、地下接地网，采取浅埋、深埋或外接的施工方式来降低相关区域的接地电阻。

具体来说，在对水平接地网的布置过程中，工作人员应当考量相关区域的水源散流面积，尽可能在相关区域条件许可的范围下，参考当地的地形、地貌、地质状况来布置接地网，同时在设置接地网的过程中，工作人员还需要对水工以及电气的布置情况进行分析、考量，通常情况下，在相应的厂房区域设置接地网应当依托厂房的基础底板，借助相应的镀锌扁钢构建相应的网孔。在特定的区域，若在水电站或开关站也可以结合此类镀锌扁钢来架设接地网，但是在对相关镀锌扁钢原材料进行使用的过程中，设计人员应当考量相关区域具体的接地需求，尽可能将人工接地网与自然接地体进行有效连接，构建起一个完整的结构体[2]。

而在对水下接地网进行布置管控的过程中，工作人员应当采取人工接地体来适当地降低相关区域的电阻，比如相关区域存在水库则可以在其上游隧洞、水渠等低电阻率的水源区域架设水下接地网，同时在对水下接力网进行设计的过程中相关设计人员需要认真、细致地分析当地的水文环境、优化设计内容，确保水下接电网的施工作业能够正常进行，尽可能选取水源丰富且属于宽阔、流动缓慢的区域。

而在引外接地设计过程中，需要考量在特定区域范围内实际的水文环境条件，比如在接地场所500m以内的范围内不存在电阻率相对较低的土壤或水源条件时，工作人员可以采取外接人工接地网，结合水下接地网或借助相应的深埋接地体的方式来降低周边区域的接地电阻，若引外接地的距离大于500m，在接地设计过程中，设计师还需要考量相应的经济效益问题，简而言之设计师需要考量增加引线的截面积或采取线路并联的方式来降低整个引线的电阻。

在深埋接地施工过程中，工作人员应当挑选土壤电阻率相对较低的区域位置，采取深埋接地的方式来减少相关区域的电阻，而深埋接地也只是适用于地下水相对较丰富的区域位置，如冻土以及地下存在金属矿体的区域，通过深埋的方式来实现有效地接地。

除此之外，在设置人工接地网的过程中，也可以结合人工降阻的方式，而人工降阻是在相关区域无法结合深埋接地或引外接地时、且当相关区域的接地网面积不大、可以结合人工降阻的方式，考量经济性问题，采取因地制宜的降阻方式，提高相关区域的接地效率，降低电阻。结合人工降阻主要是使用相应的降阻剂或布置低电阻率的原材料、设备，降低周边区域的电阻，改良相关区域的传导性能。借助人工降阻的方式对于改良相关区域的接地体以及土壤接地电阻具备良好的作用。

但是在结合降阻剂使用的过程中，还需要考量其性能的稳定性以及所能够达成的工作效率。此外，工作人员在使用降阻剂的过程中还需要考量其所具备的有效期。研究人员需要通过前期的试验验证，参考当地土壤环境的理化特性对降阻剂的类型以及使用量进行确认，而在完成对降阻剂的使用之后还需要考量接地体受到腐蚀的问题。

具体来说，降阻剂的化学性质不能完全保持在中性状态，因此降阻剂可能会对接地体造成相应的腐蚀，再加上地表中存在分散电流以及各类微生物腐蚀现象，会进一步降低相关接地装置的使用寿命。因此，工作人员需要选取适当的降阻剂材料，同时考虑到防腐需求，在对接地体钢材尺寸大小进行管控的过程中应当参照具体的施工建设需求，尽可能对钢材进行热镀锌处理，结合热镀锌钢材往往能够起到良好的防腐管控作用。

1.3 置换材料

在对高电阻率土壤进行优化管控的过程中，工作人员还可以考量置换相应的材料完成对相关区域的施工建设活动。具体来说，工作人员可以考量借用电阻率相对较低的黑土以及黏土来置换相关区域电阻率较高的土壤，在此过程中往往具备较大的工程量，但是整体来说其施工操作较为便捷，且不会受到外部地质条件的影响和限制。同时置换相应的低电阻率土壤还不会对接地体造成相应的腐蚀影响，但是在置换土壤的过程中，施工方应当考量以下问题。

首先施工方需要分析周边区域是否存在良好的可置换材料，以此来减少工程造价、提高工作效率，由于整个土地置换工作具备较大的工程量，因此施工方应秉承就地取材的原则；其次虽然通过置换材料的方式能够在局部改善相关区域的电阻率大小，但当相关区域温度升高或土壤气候环境发生变化时，其相应的电阻值也会进一步升高，再加上周边存在冰冻的状况，其接地电阻也会进一步升高。在这期间相应的接地电阻还不稳定，因此施工方必须要考量相关区域的季节影响，选取适当的接地技术。

2 均衡电位接地措施

均衡电位接地措施主要是应对相关区域接地面积相对较大时的接地保护需求。均衡电位接地能最大限度地保护设备及工作人员的生命财产安全，确保整个生产系统稳定高效地运行，结合均衡电位接地措施使用的过程中，工作人员需要考量接地电阻率大小问题，同时还需要考虑地面电位梯度分布所带来的不良影响。具体来说，在电阻率相对较高的土壤区域，地面网的利用面积也会受到相应的限制，而要满足接地电阻小于0.5欧姆的规定范围也存在较大的困难，因此在接地设计过程中，设计师需要调整电阻值，同时也需要采取必要的分压、分流、限流等措施，对其中的各类电势进行严格管控。

2.1 均压

在高电阻率的土壤区域结合均衡电位来实施接地操作，首先可以结合均压措施来改善电位的分布状况，以此来有效降低相关接地装置所产生的接地电势以及跨步电势，减少各零部件所存在的电位差。在结合均压接地技术使用的过程中，往往对高压配电装置设置相应的人工接地均压网来改善整个接地网内部的电位分布状况，以此来提高相关区域人员和设备的安全，而均压网的布置也需要考量相应的间距问题，通常情况下，在布置均压网的过程中需要结合等间距布置措施以及不等间距布置措施，两种布置策略具备不同的管控重心和方向。

具体来说，在等间距布置过程中，部分高压配电装置均设置有外缘闭合，且在内部敷设有若干平行均压带，接地均压网的均压带通常是按照等间距的布置措施来进行设置的，如参照3m、5m或10m的等间距布置方式，此类布置方式相对较为简单，但结合等间距均压网的布置还需考量尖端效应以及屏蔽效应等问题，由于各网孔电势分布存在不均匀的状况，如中间低、边缘高，使得网络内部的安全水平相对较差，因此结合等距均压布置的措施主要是应对电压等级相对较低的区域，在等间距布置均压网的过程中应当靠近接地网的边缘地带，或采取不均匀的优化布置方式。

而在对应不等间距均压网的布置工作中，在技术层面以及经济效益层面均具备显著的优势，具体来说，不等间距均匀网的布置在均压带的间距设置层面参照地网边缘到中部逐渐扩大的布置策略，确保地网网孔与均压网时刻保持一致的电势，确保接地网接触电势以及跨步电势能够被控制在合理的范围内，提高均压网内的安全作业水平。此外，在结合不等间距均压网的布置过程中也能够有效地节约诸如钢材等基础原材料，同时也能够应对大面积的布置需求，减少布置成本。

2.2 分流与限流

分流是为了减少流经接地装置的短路电流，以此来降低相关区域的接地电位，为了达成相应的管控功效，确保对应的短路电流不入地而直接流回相应的变压器中性点，则需要在布置过程中加强高压配电装置与相关设备接地网之间的接地连接带所具备的作用。在相应的接地装置中应当设置避雷线路，并且与避雷线路进行有效连接，构建成熟完善的地线-杆塔接地管控系统，以此来有效控制相关区域的接地网电位。

限流是为了最大限度地减少人体在遭受电击时所通过的电流量，通常情况下要想达成限流的管控目的，则需结合快速继电保护装置将接地短路的故障进行切除处理，以此来限制人体遭受到的电击持续时间，其次可结合碎石或砾石等高电阻率的材料铺设在地面，通过进一步提高地面的电阻率，将流经人体的电流以及遭受到的电击时间限制在合理的范围内。