史 超

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

萬家寨引黃工程位于山西北部，是一項大型跨流域調(diào)水工程。由于泵站修建于山區(qū)，氣候干燥，土壤電阻率高，給接地工程帶來很大難度。

1 泵站接地網(wǎng)技改必要性分析

總干二級泵站的接地電阻原設(shè)計最大允許值為0.6 Ω，工程驗收時接地電阻值達到了設(shè)計要求。經(jīng)多年運行，尤其2006年以后，電阻實測值達到2.3 Ω。因此，為保障泵站運行安全，對該接地網(wǎng)改造迫在眉睫。

通過對泵站進行實地測量和勘測，選取其中具有代表性的地段開挖并結(jié)合竣工圖紙對接地網(wǎng)接地電阻超標(biāo)的原因進行了分析。分析可知，腐蝕是阻值增大的最重要原因，通過現(xiàn)場開挖發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)水平接地體表面銹蝕嚴(yán)重，覆蓋了一層約2 mm的氧化層，嚴(yán)重破壞了接地體與降阻劑、土壤的緊密接觸，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能下降。依據(jù)相近泵站工程的運行經(jīng)驗，鋼質(zhì)接地體普遍使用壽命為10~15年，而本接地系統(tǒng)已敷設(shè)近10年，接近使用壽命。

由于本工程位于黃土高原，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致部分接地網(wǎng)與原設(shè)計圖紙出現(xiàn)偏差，埋深達不到設(shè)計要求，大大加快了接地網(wǎng)的腐蝕速度。另外工程部分地段回填土塌陷，使接地體架空、部分地段降阻劑年久失效，造成接地電阻增大。

2 技改設(shè)計方案

接地工程設(shè)計與土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、含水率、及可施工面積等因素有關(guān)，在以上情況下，確定接地網(wǎng)形狀、大小、材料等是設(shè)計的關(guān)鍵。由于本工程是改造項目，不具備重新設(shè)計接地網(wǎng)的條件，且周邊地形復(fù)雜，外擴接地網(wǎng)的可施工面積非常有限。

本工程改造方案采用水平接地體與垂直接地體相結(jié)合的方式。首先在站內(nèi)GIS站、主變周圍重新敷設(shè)一圈環(huán)形水平接地體，新更換的接地體與原接地網(wǎng)可靠連接，在該環(huán)形接地體沿線按一定間隔設(shè)置垂直接地體；其次在廠區(qū)北側(cè)院墻內(nèi)敷設(shè)水平接地輔網(wǎng)，必要時補打垂直接地體。新增接地網(wǎng)與原接地網(wǎng)相連接的部位設(shè)接地測量井。

2.1 設(shè)計基本參數(shù)

2.1.1 接地電阻值

根據(jù)《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》中接地電阻公式，計算得泵站的接地電阻最大允許值為0.94 Ω，由于本工程接地系統(tǒng)的電阻值仍存在增大可能，設(shè)計要求泵站的接地電阻最大允許值均為0.6 Ω。

2.1.2 土壤電阻率值

相關(guān)地質(zhì)資料表明，泵站及其變電站周邊大部地質(zhì)結(jié)構(gòu)為弱風(fēng)化白云巖，表面覆蓋一層極薄的黃土層。由于土壤不同深度成分不同，故不同深度土壤電阻率有很大不同。水平接地體的水平埋深設(shè)計要求為0.8 m，實測0.8 m深的土壤平均電阻率為500 Ω·m，水平接地體的基準(zhǔn)設(shè)計值取500 Ω·m；垂直接地系統(tǒng)設(shè)計長度為3 m，實測3 m深的土壤平均電阻率為800 Ω·m，垂直接地體的基準(zhǔn)設(shè)計值取 800 Ω·m。

2.2 接地體計算

2.2.1 單根垂直接地體工頻接地電阻計算

金屬接地體、降阻模塊、離子接地體是離子接地體常見的產(chǎn)品，此次改造工程采用鍍鋅鋼管。

2.2.2 水平接地體工頻接地電阻計算

從開挖情況發(fā)現(xiàn)，原來的水平接地體銹蝕非常嚴(yán)重，部分出現(xiàn)了斷裂，分析其原因，一方面是由于接地網(wǎng)運行時間太久，另一方面由于水平接地體施工時周圍包裹了降阻劑，降阻劑在起到降低電阻率的同時加速了水平接地體中扁鋼的腐蝕速度。因此此次施工采用鍍鋅扁鋼比原先材料加寬加厚，增加一檔。

2.2.3 所需垂直接地體數(shù)量計算

使用50根離子接地體后，其余地段仍需32根鋼管接地極，共需82根垂直接地體，由此可以看出使用離子接地體后比全使用鋼管接地極的164根減少了一半，解決了接地體間距的問題。

3 技術(shù)措施

3.1 降阻劑選用

考慮到泵站周圍土壤電阻率高、接地網(wǎng)場地有限等情況，使用降阻劑降低土壤電阻率。降阻劑分為化學(xué)降阻劑和物理降阻劑。石墨物理降阻劑具有無污染、穩(wěn)定性好等特點，因此新敷設(shè)的水平接地體與垂直接地體均采用物理型石墨降阻劑。

具體做法：水平接地體采用在接地扁鋼周圍填鋪0.2 m×0.2 m的石墨降阻劑進行降阻；鍍鋅鋼管接地極采用在鋼管外填充直徑為0.2 m的石墨降阻劑進行降阻；離子接地體采用專用回填料進行降阻。

3.2 接地材料選用

目前，廣泛使用的接地材料有各種金屬接地體、降阻模塊、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等，本設(shè)計使用離子接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)是用耐腐蝕的金屬作為棒體導(dǎo)管，能不斷釋放導(dǎo)電介質(zhì)，導(dǎo)電介質(zhì)經(jīng)專用回填料緩慢滲入周圍土壤中，可長期、穩(wěn)定地改善土壤環(huán)境的導(dǎo)電性能，達到良好的降阻目的。

3.3 接地引下線防腐

接地引下線處于兩種介質(zhì)的結(jié)合部，具有不同的腐蝕環(huán)境，很容易由于電位差產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，在引下線與接地體連接處刷防銹漆進行防腐。

3.4 電纜溝接地裝置防腐

由于泵站內(nèi)部環(huán)境潮濕，防止電纜溝接地裝置被腐蝕，接地體選用鍍鋅鋼材。接地裝置澆筑于混凝土中也可防止接地材料腐蝕。

4 結(jié)語

泵站的接地工程是一項關(guān)乎生命安全的系統(tǒng)工程。通過萬家寨引黃總干二級泵站接地系統(tǒng)改造工程的設(shè)計，本著經(jīng)濟、科學(xué)的設(shè)計原則，結(jié)合施工場地的地質(zhì)條件和場地等實際情況，依據(jù)規(guī)范進行了計算，確定了接地裝置的合理數(shù)量，同時對一些技術(shù)措施進行了對比分析，可為類似工程提供參考。