變電站接地工程全過程管理
摘要：該文結(jié)合保證工程質(zhì)量和降低工程造價(jià)兩個(gè)目標(biāo)，從設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和使用四個(gè)階段來闡述接地工程應(yīng)注意的一些問題。
關(guān)鍵詞：變電站；接地；工程造價(jià)
接地網(wǎng)作為變電站交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。在大接地電流系統(tǒng)中，接地裝置直接影響繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性；在小接地電流系統(tǒng)中，不合格的接地網(wǎng)將對人身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而且接地工程作為隱性工程很容易被人忽視，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。為了保證工程質(zhì)量并降低工程造價(jià)，必須做好工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和使用四個(gè)階段的全過程管理。
1 設(shè)計(jì)階段
地網(wǎng)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系著工程質(zhì)量的好壞和工程造價(jià)的高低。一般說來，地網(wǎng)工程是一項(xiàng)粗糙工程，不可能達(dá)到精確，但經(jīng)過不少工程技術(shù)人員的努力工作和實(shí)驗(yàn)，積累了不少的經(jīng)驗(yàn)，得出了相關(guān)的估算公式和計(jì)算公式，形成了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。工程設(shè)計(jì)人員只有對這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程有全面而透徹地理解，才能正確靈活地應(yīng)用，使設(shè)計(jì)盡量合理?，F(xiàn)就設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)注意的幾個(gè)問題介紹如下。
1.1接地電阻
地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的接地電阻應(yīng)重點(diǎn)注意三個(gè)值，即土壤電阻率值、地網(wǎng)接地電阻的允許值和地網(wǎng)接地電阻的實(shí)際值，其中土壤電阻率值是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，接地電阻允許值是設(shè)計(jì)的目標(biāo)，接地電阻實(shí)際值是設(shè)計(jì)的結(jié)果。
土壤電阻率ρ的大小直接關(guān)系地網(wǎng)設(shè)計(jì)的難易和地網(wǎng)工程造價(jià)的高低。土壤電阻率高時(shí)，一方面地網(wǎng)接地電阻很難達(dá)到允許值要求；另一方面為降低接地電阻需采取多種措施，從而大幅增加工程造價(jià)。因此設(shè)計(jì)中選站址時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮該處的土質(zhì)情況。ρ的取值，不但要考慮地網(wǎng)的不同地點(diǎn)和不同深度，還得考慮季節(jié)因素的影響。
對于地網(wǎng)接地電阻的允許值，通過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程我們可以很容易的查到依據(jù)和要求（rg≤2000/i，其中i為入地電流），但在設(shè)計(jì)中不能生搬硬套，應(yīng)根據(jù)變電站的實(shí)際情況靈活運(yùn)用。比如高土壤電阻率區(qū)，在高電位不外引和接觸電壓、跨步電壓滿足要求的前提下可以放寬要求。
地網(wǎng)接地電阻的實(shí)際值包括設(shè)計(jì)階段的計(jì)算值和施工完成后的實(shí)測值兩種。
1.2接地極
接地極是地網(wǎng)的基本組成，一般包括水平接地極和垂直接地極兩種，其中水平接地極既有均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用，又有散流作用，而垂直接地極主要取散泄沖擊電流的作用。受水平接地極的屏蔽影響，垂直接地極對地網(wǎng)接地電阻的改善不大，而地網(wǎng)的接地電阻主要由水平接地極的閉合面積決定的，所以設(shè)計(jì)中一般地網(wǎng)由水平接地極閉合而成，只是在避雷針、避雷器等沖擊電流較大的位置加裝由垂直接地極構(gòu)成的集中接地裝置。
接地極的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在兩點(diǎn)：接地極的選擇和接地極的布置。接地極材料和規(guī)格的選擇既要滿足短路熱穩(wěn)定要求，還要考慮腐蝕后的使用壽命。接地極的布置在滿足散流的作用下，還應(yīng)保證均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用。
1.3接地引下線
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流首先通過設(shè)備接地引下線流入接地網(wǎng)再泄入大地。為了保證接地引下線能承受系統(tǒng)最大短路電流的通過，接地線截面的選擇至關(guān)重要。
接地線的最小截面應(yīng)符合下式要求
s≥igt/c
式中s——接地線的最小截面（mm2）；
ig——流過接地線的短路電流穩(wěn)定值（a）；
c——材料熱穩(wěn)定系數(shù)（鋼c=70）；
t——短路等效持續(xù)時(shí)間（s）。
其中短路等效持續(xù)時(shí)間t的取值合理與否，對材料使用量有較大的影響。目前各類變電站保護(hù)配置不同，是否考慮主保護(hù)失靈，采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，以及主保護(hù)拒動(dòng)與接地短路同時(shí)發(fā)生的概率等，都是值得探討的問題。參照有關(guān)方面的規(guī)定及專題研究，建議對于110kv變電站，取t=1.0s。
1.4降低接地電阻的措施
在實(shí)際的接地工程中，有些地方由于土壤電阻率非常高，要使接地裝置的工頻接地電阻降到（rg≤2000/i）規(guī)定值以下非常困難。在這種情況下，就要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況想辦法降低接地裝置的工頻接地電阻。設(shè)計(jì)中常用到的方法有以下幾種。
第一，充分利用自然接地體降阻。在接地工程中，充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)構(gòu)物以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻、節(jié)約鋼材以及達(dá)到均衡電位接地的有效措施。
第二，外引接地裝置。對位于高土壤電阻率區(qū)的變電站，當(dāng)距變電站2000m以內(nèi)有較低電阻率的土壤時(shí)，可敷設(shè)外引接地極，在低電阻率的地方敷設(shè)專門用于降阻的接地裝置，然后用2～3根水平接地體與變電站的人工接地網(wǎng)可靠相連。
第三，采用深井式接地極。當(dāng)?shù)叵螺^深處有土壤電阻率較低的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，可用井式或深鉆式接地極，把平面地網(wǎng)做成立體地網(wǎng)，利用下層低電阻率的地層來降阻。
第四，擴(kuò)網(wǎng)及設(shè)置水下地網(wǎng)。如果條件許可的話，擴(kuò)大接地網(wǎng)面積和設(shè)置水下、水底、岸邊地網(wǎng)是降低接地電阻最有效，也是最常用的方法。即一方面從變電所的四周想辦法用水平接地體外延，擴(kuò)大接地網(wǎng)面積；另一方面利用變電站附近的池塘、水庫、河流、小溪等水資源建立水下、水底和岸邊地網(wǎng)。
第五，填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑，人工改善土壤電阻率。實(shí)踐證明，人工改善接地裝置附近的土壤電阻率是降低接地網(wǎng)工頻接地電阻的有效而又常用的措施。改善土壤電阻率的方法一般有三種：一是換土法，即利用低電阻率土壤置換高電阻率土壤；二是工業(yè)廢渣填充法，即利用附近工廠的廢渣填充接地溝（但要注意有些廢渣對鋼接地體的腐蝕作用）；三是降阻劑法，即在接地體四周一定范圍內(nèi)利用降阻劑填充，達(dá)到降低接地電阻的作用。實(shí)踐證明目前市場上的高效膨潤土降阻劑效果非常好，既有很強(qiáng)的降阻性和防腐性，又有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和長效性。
對于一個(gè)具體的接地工程，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)變電站實(shí)際的地形和地質(zhì)情況，綜合分析對比各種方法的效果、費(fèi)用以及以后運(yùn)行維護(hù)是否方便，最后決定采用哪些措施來降低接地電阻。
2 施工階段
設(shè)計(jì)思想是否落實(shí)到位，設(shè)計(jì)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在施工。這除了要求施工人員有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)素質(zhì)，按圖施工、按規(guī)程規(guī)范施工，規(guī)范施工工藝，還必須貫徹落實(shí)工程項(xiàng)目監(jiān)理制，確保地網(wǎng)施工質(zhì)量。國辦發(fā)[1999]16號《關(guān)于加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施工程質(zhì)量管理的通知》一文中明確強(qiáng)調(diào)：基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的施工，必須由具備相應(yīng)資質(zhì)條件的監(jiān)理單位監(jiān)理。項(xiàng)目監(jiān)理要實(shí)行回避的原則。監(jiān)理人員要按規(guī)定采用旁站、巡視和平行檢驗(yàn)等形式，按作業(yè)程序及時(shí)跟班到位進(jìn)行監(jiān)督檢查。實(shí)踐證明，這是確保隱蔽工程施工質(zhì)量最有效的手段。
根據(jù)一些引發(fā)雷害事故的地網(wǎng)開挖情況來看，地網(wǎng)腐蝕和焊接質(zhì)量差以及材質(zhì)不合格是嚴(yán)重威脅地網(wǎng)安全運(yùn)行的三個(gè)主要原因。《驗(yàn)收規(guī)范》對裝置施工防腐問題、焊接質(zhì)量及材質(zhì)選用作了強(qiáng)制規(guī)定。因此，在接地裝置的施工過程中，監(jiān)理人員的責(zé)任和權(quán)力應(yīng)得到強(qiáng)化，從接地裝置的敷設(shè)、接地體（線）的連接、防腐措施的實(shí)施、焊接質(zhì)量的跟進(jìn)、重要結(jié)構(gòu)部位的檢查等每一環(huán)節(jié)監(jiān)理工作到位，監(jiān)督施工單位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范工藝進(jìn)行施工。
應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)，在接地裝置的施工過程中，對材料設(shè)備要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。材料優(yōu)劣，直接影響接地工程的質(zhì)量及接地工程的運(yùn)行壽命。鍍鋅或熱鍍鋅材料，其抗腐蝕能力明顯強(qiáng)于沒有鍍鋅的材料。因此，接地裝置的施工過程，項(xiàng)目法人和施工單位要對采購的材料和設(shè)備質(zhì)量負(fù)責(zé)，監(jiān)理單位要嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場的材料，嚴(yán)禁使用材質(zhì)不合格的產(chǎn)品。
3 竣工階段
竣工驗(yàn)收是發(fā)現(xiàn)接地工程問題的最后階段，也是驗(yàn)證工程質(zhì)量能否滿足運(yùn)行要求的關(guān)鍵階段。因此對新安裝的接地裝置，為了確定其是否符合設(shè)計(jì)或《規(guī)程》的要求，在工程完工后，必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)才能投入正式運(yùn)行。
檢驗(yàn)時(shí)，施工單位必須提交下列技術(shù)文件：施工圖與接地裝置接線圖；接地裝置的地下部分與安裝紀(jì)錄；接地裝置的測試記錄。
另外，必須對接地裝置的外露部分進(jìn)行外觀檢查。外觀檢查的項(xiàng)目大致如下：檢查接地線或接中性線的導(dǎo)線是否完整、平直與連續(xù)，接地線與接中性線與電力設(shè)備的連接，當(dāng)采用螺栓連接時(shí)，是否裝有彈簧墊圈，接觸是否可靠；接地線或接中性線相互間的焊接，其疊焊長度與焊縫是否符合要求；接地線與接中性線穿過墻壁和基礎(chǔ)時(shí)，是否加裝了防護(hù)套管；當(dāng)與電纜管道、鐵路交叉時(shí)，是否有遮蓋物加以保護(hù)，在經(jīng)過建筑物的伸縮縫處是否裝設(shè)了補(bǔ)償裝置；接地線或接中性線是否按規(guī)定進(jìn)行了涂漆或涂色等。除外觀檢查外，還必須進(jìn)行接地裝置的工頻電阻測量和重點(diǎn)抽查觸及接點(diǎn)的電阻。需要特別指出，雨后不應(yīng)立即進(jìn)行接地電阻測量，這樣會(huì)引起較大偏差，有可能將接地電阻不合格的地網(wǎng)工程交付電網(wǎng)運(yùn)行。
4 運(yùn)行階段
運(yùn)行過程中對接地裝置應(yīng)進(jìn)行定期檢查和試驗(yàn)。接地網(wǎng)投入運(yùn)行后，接地線或接中性線由于遭受外力破壞或化學(xué)腐蝕等影響，往往會(huì)有損傷或斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，接地體周圍的土壤也會(huì)由于干旱、冰凍的影響而使接地電阻發(fā)生變化，因此為保證接地與接中性線的可靠，必須對接地裝置進(jìn)行定期的檢查和試驗(yàn)。對存在質(zhì)量問題的地網(wǎng)，應(yīng)及早安排開挖檢查，力爭在雷雨季節(jié)前將隱患消除。
5 結(jié)束語
作為輸變電工程隱蔽項(xiàng)目的接地裝置，為保證其工程質(zhì)量及設(shè)計(jì)的運(yùn)行壽命，需要從設(shè)計(jì)規(guī)劃論證階段確定導(dǎo)體的截面和地網(wǎng)的布置，施工過程接地網(wǎng)的敷設(shè)，接地體（線）連接，防腐措施的落實(shí)，焊接質(zhì)量的跟進(jìn)，工程交接驗(yàn)收環(huán)節(jié)的外觀項(xiàng)目檢查，工頻接地電阻值及設(shè)計(jì)要求的其他參數(shù)的測試，到運(yùn)行階段的定期檢查和試驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)全過程的質(zhì)量管理。只有這樣，才能確保接地裝置的工程質(zhì)量，才是真正體現(xiàn)“預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)理念，乃至從根本上防止接地裝置擴(kuò)大事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
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