高电阻率地区变电站降阻施工技术
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中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
220 kV洛阳伊川东变电站地处砂岩地质基础上的岩层无裂缝、无渗水的整体石头山峦上。站区东北高西南低，场地平整后石渣就地回填，所区南通道以南区域全部为开挖石渣回填区。站区原设计设126根50*50*2500镀锌角钢接地极及约3000米-70*8镀锌扁钢组成的接地主网，设计要求电阻不大于0.5欧姆。可供接地网用地面积S约80*78.5=6280 m2，土壤电阻率P>2000Ωm，对该站接地电阻R而言，整个地质情况非常恶劣，不采取有效地技术措施不可能实现R≤0.5Ω的要求。
一、降阻措施的选择
采用什么经济适用、切实可行的降阻措施，是设计院和施工单位未曾遇到的新问题，也没有同类工程经验借鉴。而接地电阻上限是保障变电站安全运行的先决条件。施工项目部与设计人员只能摸着石头过河，进行分析，提出有针对性的解决方案。
降低接地电阻最根本的措施是：降低大地电阻率、增加土壤导电性性能、增加接地面积、增加接地导体截面。可以实现的技术措施如下：
降低大地电阻率有两种方案：一是土壤换填，站区地表换填成电阻率低的土壤；二是深井接地，井桩深度应穿透含水层。三是接地体包覆化学降阻剂，通过化学降阻剂溶解放散导电离子实现降低大地电阻率。
增加接地面积，需外引接地网，涉及与当地协调。
接地导体截面有两种方案：一是直接增加接地导体截面，二是接地体包覆物理降阻剂增加接地导体截面。
以上措施经比对后发现站区地表换填工作量大，成本高；深井桩含水层的不确定因素太多，成本高；化学降阻剂对接地导体有腐蚀性，还会随地下水流失而降效。外引接地网，涉及与当地协调，需增加预算外费用。最终确定接地体周围局部换填成电阻率约50Ωm的泥土及接地体包覆物理型长效降阻剂增加接地导体截面的方案进行试验。
二、降阻施工方案
施工单位参照相关文献和现场地质条件，结合设计人员意见提出如下施工方案：
1、垂直接地极遇到坚石地层需要使用钻机钻出孔径150mm深度为3500mm（加水平接地体埋深1.0米后深4.5米）孔洞，将长效降阻剂灌入洞中敷设。
2、水平接地体包覆长效降阻剂。
3、处理地网时，将水平接地体(深约0.8m，宽约0.7米) 周围岩石换填为电阻率P约50Ωm的泥土。
4、降阻剂用量
降阻剂的经济用量应视不同的土壤而定，在接地体上的敷设厚度应在5—15cm之间，为方便计算，推荐用量如下表：
三、降阻剂施工及通用要求
1、施前检查项目及要求：
①降阻剂应是同一品牌、型号的产品。
②水清无污染、水中无泥沙等杂物。
③沟、孔的尺寸、形状等符合设计要求，四壁较平整，孔、沟内无杂物。
④垂直接地极居孔中央放置，水平接地极水平居中，离沟底距离不小于40mm且较均匀（必要时可用细线固定）。
⑤接地引下线已按设计要求涂刷防锈漆并已初凝。
2、调制降阻剂
按水：降阻剂=0.4~0.6:1.0的重量比加水并充分搅拌直至成粘糊状。水平接地用水量以刚好能够润湿全部干粉并可搅拌成糊状即可。垂直接地孔用降阻剂加水量可视情况取高值。过大的加水量会延长施工时间。
3、浇灌、包覆、初检
将调制好的糊状降阻剂轻轻倒入（以防泥石、杂物混入降阻剂中）接地沟、孔内直至全部无遗漏地包覆住接地极，并初测包覆厚度不小于40mm，钻孔四壁充实，不足时要补充。
4、复检与回填夯实
待降阻剂初凝后，详细检查降阻剂包覆应表面均匀、充分无遗漏、无杂物混入，包覆体厚度最薄处不少于40mm，不足时要补充降阻剂。检查无误后，抽走固定细线，轻轻回填无硬物和树枝的细土，厚度要达到20mm以上，然后再加其他土壤并夯实。夯实后的回填土表面应略高于周围地平面。
5、对接地引下线要求
接地引下线在地表交界段需全段涂刷2~3道环氧沥清漆、FVC漆或其他耐久漆，其地下段长度应使埋入降阻剂的部分不短于20mm，地表上面部分长度不短于30mm。
四、接地体的施工
（一）接地体施工通用技术要求
1、接地装置的埋设深度其顶部不应小于0.8m，角钢接地极应垂直配置。
2、垂直接地极长度不应小于2.5m，其相互之间的间距如无设计要求，一般不小于5m。
3、当接地装置必须埋设位置距建筑物出入口或人行道小于3m时，应采用均压带做法。
4、接地干线的连接应采用焊接，焊接处焊缝应饱满，并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐处理。
5、明敷设接地干线穿墙时，应加保护套管，跨越伸缩缝时，应做煨弯补偿。
6、接地干线跨越门口时应暗敷设于地面内（做地面以前埋设好）。
7、明敷设接地干线敷设应平直，水平度与垂直度允许偏差2/1000，但全长不超过10mm。
8、转弯处接地干线弯曲半径不得小于扁钢厚度的2倍。
9、采用搭接焊时，焊接长度如下：
（1）镀锌扁钢不小于其宽度的2倍，三面施焊。（当扁钢宽度不同时，搭接长度以宽的为准）。扁钢需调直，煨弯不得过死，直线段上不应有明显弯曲，并应立放。
（二）操作工艺
人工接地极安装
1）根据设计要求的数量，材料规格进行加工，长度不应小于2.5m。角钢的一端应加工成尖头形状。
2）根据设计图纸要求，对接地装置（网）的线路进行测量放线，在此线路上利用大型破拆机械挖掘深为0.8～1m，宽为0.7m的沟，沟上部稍宽，底部如有石子应清除。
3）沟挖好后专用机械钻孔孔径150mm深度为3500mm的孔洞。如何成孔也是一个问题：人工成孔效率低下，成孔不规则，增加了降阻剂的使用量，成本高且难以满足工期要求。选用钻井设备成孔，存在着孔径小、井深浅、设备移动困难且需频繁移动，成孔成本高。经过多方比选最终选用美国进口机械成孔设备，这种设备带有自行式履带，且成孔过程中靠压缩空气直接把生成的石屑吹走，成孔规矩，孔深控制便利，效率很高。126个接地极孔3天时间及全部完工。附图（美国进口机械成孔设备）
4）接地扁钢敷设前应调直，然后将扁钢放置在沟内，依次将扁钢与接地极用电焊（气焊）焊接，因为扁钢侧放时散流电阻值较小，所以扁钢应侧放，不可平放。扁钢与钢管连接的位置距接地极最高点约100mm，为了连接可靠，除应在其接触部位的两侧进行焊接外，还应直接将扁钢本身弯成直角形与角钢焊接。焊接时应将扁钢拉直，焊好后清除药皮，刷沥青漆作防腐处理，将扁钢拉直，焊好后清除药皮，刷沥青漆作防腐处理，将接地引出需要位置留有足够连接长度，以待使用。
5）接地极连接完毕后，应及时请质检部门进行隐检，接地极材质、位置、焊接质量，接地体（线）的截面规格等均应符合设计及施工验收规范要求，经检验合格后，方可进行降阻剂施工和换填回填。
五、实验结果和最终实测效果
为保证最经济有效的投入，我们在接地条件最不利的位置按确定的方案进行对比试验：成孔后利用一组3根50*50*5*2500接地极在同一位置进行原土石渣回填测试和降阻剂包覆及换填测试，前后接地电阻1800Ω和1.5Ω，效果显著，经理论计算降阻措施切实可行。
接地主网施工完毕后，经专业机构采用电流电压法测试，主变区、220kV区、110kV区直流接地电阻和交流接地阻抗均小于0.11Ω。降阻措施取得成功。
结束语：本方案采用接地体包覆物理型长效降阻剂加接地体周围局部土壤换填的方案，实现有效降阻。物理型长效降阻剂是一种主要成分为石墨和保水剂组成的新型降阻材料，通过增大接地导体截面和局部保湿的原理降低接地电阻。是一种经济适用、施工简便的降阻措施。后期我们在接地环境恶劣的多石山区架空线路施工中的工程实践也证明了这种降阻措施的有效性。