李義均

山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心棘洪灘水庫(kù)管理站 山東 青島 266111

山東東部沿海一平原水庫(kù)，為人工圍壩大二型水庫(kù)，平均高程15米左右，庫(kù)區(qū)面積約14平方公里，蓄水量約1.42億立方米，是本地當(dāng)家水，為本地國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展提供了用水安全。通過(guò)對(duì)水庫(kù)土壩的各種保護(hù)研究，選出處于設(shè)備保護(hù)基礎(chǔ)的接地保護(hù)進(jìn)行分析，總結(jié)平原區(qū)域水庫(kù)的大壩安全設(shè)備接地保護(hù)機(jī)制，增加水庫(kù)管理經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)備管理決策水平，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)更好更快地發(fā)展。

1、構(gòu)成水庫(kù)土壩介紹：平均高程約15米，約14.3公里長(zhǎng)度的九邊形不規(guī)則圍壩，外坡和內(nèi)坡均為土質(zhì)，中間心墻加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，壩頂路寬8米，路坎有馬尾松等綠化，壩體廣種苜蓿草等植物，壩底有樹(shù)木綠化帶，外展有砌石導(dǎo)滲溝，壩體及壩底大多為外來(lái)粘土質(zhì)，土質(zhì)較好，適合植物生長(zhǎng)，大壩底部為粘連土及漿板石結(jié)構(gòu)。

2、接地保護(hù)的影響因素。主要包括各種設(shè)備布置的復(fù)雜性、氣候條件、土質(zhì)差異、接地體的差異等影響。

2.1、大壩配置的各種管理設(shè)備分析：安裝有179套路燈，檔距平均80米，布置在壩坎，8套集中管理的路燈配電箱，需要分別做接地體保護(hù)；35套視頻監(jiān)控，外掛路燈桿上，需要布置單獨(dú)接地體保護(hù)；壩底電子圍欄長(zhǎng)度約14多公里，六線制，38套主機(jī)監(jiān)控，23套紅外對(duì)射監(jiān)控，主機(jī)兩側(cè)需布置避雷接地體保護(hù)；16套GPS及北斗導(dǎo)航位移觀測(cè)站，14套滲流觀測(cè)MCU，組成大壩14個(gè)斷面的安全監(jiān)測(cè)，需要分別做接地保護(hù)。因各種設(shè)備要求接地保護(hù)技術(shù)數(shù)據(jù)不同，布置接地體保護(hù)存在較大差異。比如路燈防雷接地保護(hù)數(shù)值小于10歐姆，而視頻監(jiān)控需要做到小于4歐姆數(shù)值。因此要根據(jù)不同設(shè)備要求，滿足接地保護(hù)。設(shè)備接地保護(hù)影響數(shù)據(jù)列表如下：

2.2、氣候條件影響：本地區(qū)為沿海平原地帶，四季平均氣候濕潤(rùn)，干旱期為冬春季，豐雨期為夏秋季，雷雨期為夏季，冰雪期為小寒以后節(jié)氣，大風(fēng)季節(jié)常年存在，霧期基本貫穿四季。接地保護(hù)測(cè)量可以安排在春秋季測(cè)兩次，以提供較為理想的地阻數(shù)值，用于管理改造設(shè)備保護(hù)。濕潤(rùn)的氣候提供了比較理想的地阻導(dǎo)電性能，大壩有植物層的區(qū)域固水性好，地阻較為穩(wěn)定。而大風(fēng)對(duì)避雷針的影響大，除了加固檢修，需要將接地體及引出線做好，以保證接地可靠。氣候影響列表如下：

2.3、土質(zhì)差異影響：經(jīng)過(guò)幾個(gè)典型斷面測(cè)量分段土質(zhì)的地阻發(fā)現(xiàn)，地阻從壩頂至壩底呈升高趨勢(shì)。壩頂壩體均為外來(lái)優(yōu)質(zhì)軟土，保持水土特性良好，透水性良好，適合植物生長(zhǎng)，壩底本地粘土及漿板石結(jié)構(gòu)，滲水性差，導(dǎo)電性能略差。因此，壩頂?shù)綁蔚椎刈铚y(cè)量平均值呈穩(wěn)定增大趨勢(shì)，土質(zhì)是影響地阻的重要因素。選九個(gè)典型斷面來(lái)統(tǒng)計(jì)土質(zhì)的差異影響地阻值的情況，列表如下：

2.4、接地體差異影響：土壩開(kāi)闊的地面可以提供泄放電流大的接地面積。接地體種類主要包括鼠籠式接地體，L型單針接地體，多L型接地體（布置方向?yàn)闄M向或者縱向，可以增大接地體面積，加強(qiáng)泄放電流點(diǎn)）。鼠籠接地體的特點(diǎn)是固定面積大，接地體之間渾然一體，泄放保護(hù)可靠性高；L型單針接地體，安裝簡(jiǎn)單，地阻值偏大，單針保護(hù)的可靠性略差，如出現(xiàn)導(dǎo)電差的時(shí)候，易升高地阻，不利于保護(hù)設(shè)備；多L型接地體總泄放面積是單針的數(shù)倍，多針接地可靠，布置方向比較靈活，是大多數(shù)設(shè)備保護(hù)接地首選。接地體差異影響接地性能列表如下：

2.5、通過(guò)對(duì)土壩型水庫(kù)影響接地保護(hù)的幾個(gè)典型因素分析，設(shè)定由于設(shè)備影響的因素為F（設(shè)備）、氣候因素為F（氣候）、土質(zhì)因素為F（土質(zhì)）、接地體因素為F(接地體)，總影響因素為F(總)，F(xiàn)（總）=F（設(shè)備）+F（氣候）+F（土質(zhì)）+F（接地體）+其他，其他因素比如地震、人為破壞等災(zāi)害不在分析范圍內(nèi)。分析發(fā)現(xiàn)F（設(shè)備）因素是客觀需要的，比較穩(wěn)定，在規(guī)定保護(hù)地阻值內(nèi)是允許變化的；F（氣候）因素對(duì)地阻值變化影響不明顯；F（土質(zhì)）因素影響較大，也是接地保護(hù)考慮的主要修正因素，需要人工干預(yù)減小地阻提高接地保護(hù)可靠性；F（接地體）因素影響地阻值也很明顯，但一般對(duì)應(yīng)于設(shè)備需求設(shè)置，因此地阻變化影響下的接地保護(hù)也在允許范圍內(nèi)。

3、典型平原土壩型水庫(kù)管理設(shè)備接地體布置的依據(jù)：A、根據(jù)設(shè)備要求選擇接地體；B、根據(jù)土質(zhì)不同選擇接地體；C、根據(jù)地阻變動(dòng)值要求，人為降阻干預(yù)；根據(jù)ABC布置接地體就是選擇不同種類接地體同時(shí)達(dá)到降阻要求，滿足接地保護(hù)條件。A依據(jù)是客觀要求，是設(shè)備的技術(shù)要求，必須滿足；B依據(jù)是自然要求，是改造自然提高保護(hù)的措施；C依據(jù)是滿足設(shè)備要求，改造變化條件提高接地保護(hù)的技術(shù)措施。改變和增設(shè)接地體，利用降阻劑等減小地阻值，是人為降阻干預(yù)的基本方式，能夠起到接地保護(hù)管理的改造作用。

4、大二型沿海平原土壩型水庫(kù)接地體布置樣板：根據(jù)典型平原土壩型水庫(kù)接地體布置依據(jù)，進(jìn)行了接地保護(hù)設(shè)置接地體的規(guī)劃，在14多公里圍壩體上，根據(jù)九個(gè)斷面取樣結(jié)果，考慮不同設(shè)備要求，土質(zhì)要求，進(jìn)行接地保護(hù)選型。壩頂以性能優(yōu)良的鼠籠型接地體和多L型接地體為主能夠提供壩頂部防雷接地保護(hù)，擁有小的地阻值，快速泄放雷電電流，起到良好的保護(hù)設(shè)備作用。壩底因有高壓線圍壩一周處于較高保護(hù)等級(jí)，電子圍欄又處于高壓線下有較好保護(hù)等級(jí)，同時(shí)考慮到感應(yīng)雷電等對(duì)圍欄設(shè)備的影響，可以利用相對(duì)低的等級(jí)接地保護(hù)，但接地保護(hù)必須貫穿整個(gè)電子圍欄設(shè)備，因此在主機(jī)兩側(cè)加設(shè)兩套防雷接地體來(lái)保護(hù)整個(gè)電子圍欄，能夠有效泄放雷電影響。布置樣板列表如下，以提供一個(gè)示例：

通過(guò)這個(gè)樣板布置接地體，總體地阻控制在設(shè)備要求范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)運(yùn)行年的不同季節(jié)檢查，配套于大壩的管理設(shè)備完好率在百分之九九，僅有視頻監(jiān)控設(shè)備幾個(gè)避雷器保護(hù)動(dòng)作，其余設(shè)備均良好運(yùn)行，接地保護(hù)起到了保護(hù)設(shè)備的要求，所有設(shè)備兩年中春秋季地阻值測(cè)量變化較小，地阻值基本穩(wěn)定地處于技術(shù)要求范圍之內(nèi)，因此這個(gè)樣板的規(guī)劃建設(shè)總體是成功的。

結(jié)束語(yǔ)：平原土壩型水庫(kù)大多是外來(lái)土質(zhì)和本地回填土構(gòu)建，土壩的安全保護(hù)是很重要的，管理監(jiān)測(cè)設(shè)備較多，布置設(shè)備接地保護(hù)要求較為繁瑣、細(xì)化。通過(guò)建設(shè)分析這個(gè)樣板，歸納了典型平原土壩型水庫(kù)管理設(shè)備接地體布置依據(jù)的ABC等項(xiàng)目，能夠及時(shí)處理管理設(shè)備因接地保護(hù)出現(xiàn)的問(wèn)題，保證設(shè)備處于正常運(yùn)行中，對(duì)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的水庫(kù)安全提供了有力地保護(hù)，也是水庫(kù)管理行業(yè)中的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用總結(jié)。