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深井接地极安装降低接地电阻

作者:菠菜导航网 来源:本站原创 日期:2020-11-19 16:25 点击: 

  要:研究了鄂温克发电厂的土层结构,勘察部门给出了土壤电阻率及土壤电阻率随土层深度的变化;针对不同深井的个数与深度对全厂接地系统降低电阻的影响,分析了三者 之间的关系后,确定了本工程采用安装深井接地极降低全厂接地电阻。 关键词:鄂温克发电厂;接地电阻;深井接地 引言随着我国国民经济的快速发展,对电力的需求也日益增大,为满足国民经济及人民群众 生活水平的提高,电力事业也在跨越式的发展,整个电力网络越来越大,电力系统的接地短 路电流也越来越大,电力设备的接地装置对电力设备和人身安全的影响也在增大。为了消除 接地短路电流对电力设备和人身安全的威胁,必须对电力设施加装合适的接地装置,使短路 电流能够可靠地泄入地下。但在个别地区,由于土壤电阻率较高,在不采取措施的情况下, 接地电阻阻值很难达到要求。如何有效地降低接地装置的接地电阻,用较少的投资获得较大 的降阻效果,目前仍然是电力系统中广大工程技术人员所需重视的一个技术课题。 鄂温克发电厂位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗伊敏河东,本地冬季寒冷漫 长,冻土层最深达-2.6m。厂区表层土壤电阻率高达 2500Ωm,属高土壤电阻率地区。传统 的水平接地网难以保证将电厂的接地电阻值达到设计要求。通过对厂区土壤的现场勘察发 现,地面下存在着一定厚度的低电阻率土壤层,因此采取深井接地极施工是降低本项目接地 电阻的最佳途径。 1、鄂温克发电厂接地施工的现状 鄂温克电厂主厂房区域共设计屋外两层接地主网,其中第一层接地网埋深为-6m,在冻 土层以下,材料为Φ25的镀锌圆钢,本层接地网设计接地电阻值为0.5 Ω。本层接地网施工 过程受到了严格控制,每个施工环节均严格按照设计及规程要求施工。我们在施工结束后, 进行了接地电阻测量,最终测量值为0.85 Ω,未达到设计要求。普通的水平接地网施工已 无法保证全厂接地电阻值达到设计要求。 2、确定降阻方案 2.1现场条件分析 因鄂温克发电厂周围是草原,接地施工无法向周边延伸,于是对厂区土壤用等距四极法 进行了详细测量。等距四极法测土壤电阻率的极间距离与反应的土壤电阻率有0.75a的关系, 改变不同的极间距离可测出不同深度的土壤电阻率。通过测量得知电厂所在地0~3m的土壤电 阻率为1650 Ωm,3米以下至水位粉细砂层(约23米)的土壤电阻率为856 Ωm,23米以下土 壤电阻率为80 Ωm~100 Ωm。通过上述勘测数据表明此地为上层电阻率大、下层土壤电阻 率较小,上层土壤厚度小的土壤结构。适用于适用安装深井接地极来降低接地电阻。 根据测量出的土壤参数,分析土壤电阻率随测量极间距变化的曲线,结合勘察人员测量 的土壤结构分析结果,鄂温克发电厂的土壤地质结构可以用一种3层水平分层的土壤模型来 表示。第1层为冻融层,其厚度随着季节变化。夏季,该层冻土随着气温升高而融化;冬季, 该层土壤将冻结。该层土壤在冻结时电阻率非常高,接近2500 Ωm。第二层为粉细砂层,该 层土壤电阻率低于上层且受气候影响较小。第三层为低电阻率层,在23m以下。 表1鄂温克发电厂土壤接地参数表 土壤层 电阻率(Ωm) 厚度(m) 第一层 1650 第二层856 20 第三层 80~100 2.2方案确定 目前在接地工程中主要采用的降阻措施有外延接地、深井接地、接地将阻剂、水下地网 和自然接地体的利用几种。通过测量知鄂温克发电厂地下深层有较低的土壤电阻率的土层, 非常适合安装深井接地装置进行降阻,故本工程最终采取安装深井接地极的方式来降低接地 电阻值。 3、影响深井接地的因素分析 深井接地极是一种简单的长垂直接地极,是短垂直接地极在长度方面的一种延伸。根据 垂直接地极接地电阻的计算公式 为接地极的等效直径。深井接地极主要利用下列因素提高接地电阻的降低效率: a)增加接地极的长度L; b)利用电阻率较低的深层土壤,降低土壤的平均电阻率ρ c)在接地极周围形成低电阻率材料填充区,相当于增大了接地极的等效直径a。本工程我们不采用降阻材料,所以我们主要从安装接地极的个数和接地极的深度两方面 来分析。 3.1深井接地极个数对降阻效果的影响 为得出深井接地极个数对接地网的降阻效果,特引用降阻率S,其定义为下式所示: 式中,R0为水平接地网的接地电阻;R为安装深井后的接地电阻通过研究、借鉴分析知道随着深井接地极安装数量的增加,R逐渐变小,故降阻率S随之 增大。由此我们可得处深井接地的降阻率随深井个数的增加而增加,当深井的深度相同时, 降阻率和深井的个数有关,要达到较高的降阻率,需要相应的增加深井的个数;随着深井个 数的增加,深井间的间距相应的减小,相互间的屏蔽作用增大,同时也抑制了水平地网的散 流效果,导致降阻率逐渐趋于饱和。故安装深井的个数应控制在恰当的范围内,不能无限制 的安装。 由此我们可确定接地降阻率随着深井接地极安装数量的增加而增大,但降阻率会逐渐趋 于饱和,不可能无止境的增大。 3.2深井接地极深度对降阻效果的影响 因本地土壤根据土壤导电率可分为三层,施工前就深井接地极深度的选择进行了测算、 分析。研究表明: 深井接地极的深度小于第一层土壤厚度时,不管深井的个数有多少,降阻率变化不大, 降阻效果不明显。因为深井小于上层土壤厚度,而且上层的高土壤电阻率不利于电流的散流, 故深井接地的降阻效果不明显。 深井接地极的深度达到第2层时,由于第2层土壤电阻率低于第一层,降阻效果有所上升。 但因第二层的土壤电阻率达856 Ωm依然偏高,故降阻率只有稍微的上升,效果不显著。 深井接地极的深度达到第三层低土壤电阻时,因第三层土壤电阻率很小,降阻率显著上 升,降阻效果明显加强。 据此,我们确定需将深井接地极施工到第三层土壤,方能达到很好的降阻效果。深井接 地极的施工长度,需在进一步研究后确定。 3.3深井接地极个数及深度的确定 通过综合考虑、分析后发现深井的降阻效果与深井个数和深度均有关,降阻率随深井个 数和深度的增加而增加,但逐渐趋于饱和。依照此情况,通过具体计算决定厂区屋外接地装 置施工时,增加170套深井接地极,其中42m的深井接地极140套、25m的深井接地极30套。深 井接地极主要施工在水平接地网的外围,以免造成过强的屏蔽。 4、深井接地装置的施工 深井接地施工主要分为接地极制作和接地极安装两部分。我们将 根长度为6m, 50mm,管厚4.5mm 的热镀锌瓦斯管焊接制作成42 米长接地极,然后将制作好的Ω ”型卡子 与接地极顶部焊接,“Ω ”型卡子上侧与接地板顶端相距 100mm。焊接时应保证焊缝饱满, 所有焊接处进行防腐处理。深井接地施工时,我们安排专人现场指导、协调,按照图纸所示 的位置去选择深井接地极的安装位置。因本地土壤中存在细砂层,我们用直径150mm 的钻头 打井时,很好的控制了打井速度,尽量避免出现塌方井,造成重复施工;施工时,用循环水 充分清孔,清除孔内的塌陷沙土和钻进残留的植物胶等杂物。安装接地极时,按照施工要求 逐节下管达到要求深度,定位紧固。最后是地网连接,将成型的接地深井与地网扁钢电气连 接,连接方式为电焊,焊接长度满足接地规范要求。 深井接地极的安装间距符合图纸要求,避免了因接地极间距太近产生过强的屏蔽作用, 从而影响降阻效果,导致接地电阻不符合要求。通过我们的细心施工,深井接地施工确定了 理想的降阻效果,全厂接地电阻已符合设计要求。 5.结论 本工程因自身土壤条件适合于施工深井接地,因此取得了较为理想的降阻效果。在今后 的施工中我们仍需具体问题具体分析,看现场有无可以利用的自然接地体,找出有利于降阻 的最佳条件,然后经过几种降阻方案的分析、比较、计算,通过技术经济分析筛选出最佳的 降阻方案,在确保安全的情况下争取用最少的投资来取得最佳的降阻效果。 作者简介: 郝晓林,男,1983 月出生,任山东电建二公司电仪工程处厂用班技术员。从事电力建设电气工程施工技术管理3 年,现任公司鄂温克项目部电仪工程处厂用班技术员。 任安海,男,1976 年出生,任山东电建二公司电仪工程处专责工程师。从事电力建设 电气工程施工技术管理10 年以上,现任公司鄂温克项目部电仪工程处技术组长。 参考文献 李景禄,实用电力接地技术[M]中国电力出版社93-99,202年第一版。67-99 关于接地工程中相关参数取值的探讨[J]高压电器2004.4第40 卷264--266

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