何　雪

(四川省内江水利电力建筑勘察设计研究院，四川 内江　641000)

浅谈往子沟水电站接地改造技术方案

何雪

(四川省内江水利电力建筑勘察设计研究院，四川 内江641000)

摘要：通过往子沟水电站接地改造，证明了利用低电阻率的水源，敷设水下接地网是降低水电站接地电阻的主要方法之一，特别是高电阻率地区的小水电站，接地面积一方面受到地形地貌的限制与约束，另一方面由于土壤电阻率极高，对降低电阻设置了诸多难题与障碍。因此，采用水下接地网对降低水电站的接地电阻具有明显且切实有效的效果。

关键词：设计思路；地网敷设；防腐措施；效果和经验

1概述

往子沟水电站位于稻城县俄牙同乡境内东义河支流往子沟上，厂房位于往子沟右岸台地上，系引水式电站。往子沟电站是为解决东义河干流电站施工用电问题而新建的水电站。该站近期作为色苦水电站施工电源，远期以35 kV线路一回输送至色苦水电站并入四川电网。

往子沟水电站厂房面积为39×17米，接地网面积为60×30米。原接地网采用接地干线95 mm∧2镀铜钢绞线构成5×5米网格，引上线采用120 mm∧2镀铜钢绞线敷设，接地极采用14.2 mm，长度1.22 m的镀铜钢接地棒，两组接地棒通过两组接地极连接组成2.44米一组，共42组。设计要求实测接地电阻不大于1.0 Ω。该地区河流溪水的电阻率为100～300 Ω·m。工程施工完毕后，实测站内接地地网电阻值约为2.5 Ω，不能满足设计要求，故需对接地系统进行整改。

2设计思路

按规范要求该站接地网的接地电阻应满足≤1 Ω。根据相关材料，站内可供敷设地网面积约为60×30=1 800 m2。接地电阻要求高。以传统的接地方法在站内难以达到接地要求，故考虑沿河道以铜包钢绞线作为水平接地极敷设水下地网，并辅以电解离子接地极进一步降低接地电阻。

2.1土壤电阻率计算

有相关资料可知，往子沟水电站可利用接地网面积约为60×30=1 800 m2。

该站所在地区平均土壤电阻率计算：

(1)

式中ρ为土壤电阻率，Ω·m；R1为站内地网接地电阻值，Ω；S为可利用接地网面积，m2；

带入数据到公式(1)，R1=2.5 Ω，S=1 800 m2，可反推出：

ρ= 212.13 (Ω·m)

2.2改造新增地网计算

(1)本次新增地网采用水下地网，并保证新增地网能被水完全淹没。该地区水的电阻率为100～300Ω·m，结合上述计算的平均土壤电阻率，本次取水的电阻率为212.13Ω·m。要使接地电阻达到设计，应使新增地网面积与原地网可比拟，故本次新增水平地网面积设计值约为1 800m2，由于水的电阻率取212.13，故新增水平地网接地电阻值也取2.5 Ω。

(2)新增水平地网与原地网并联后的电阻为：

(2)

式中R为新增水平地网与原地网并联后电阻；R1为站内地网接地电阻；R2为新增水平地网接地电阻，Ω；η为屏蔽系数， 0.8；

带入数据到公式(2)，R1=2.5，R2=2.5，η=0.8，可知

R2= 1.56(Ω)

(3)若总地网接地电阻值不大于1 Ω，需敷设辅助垂直地达到的接地电阻值

(3)

式中R为设计要求的接地电阻值；R2为站内地网接地电阻；R3为辅助垂直地网接地电阻，Ω；η为屏蔽系数， 0.8；

带入数据到公式(3)，R=1，R2=1.56，η=

0.8，可知

R3= 1.64(Ω)

(4)单套XCJD-SIG-VC300电解离子接地体的电阻

(4)

式中R0为单根离子接地体接地电阻，Ω；ρ为土壤电阻率，Ω.m；l为垂直接地极的等效长度， m；d为接地极的等效直径， m；

带入数据到公式(4)，ρ=212.13，l=3，d=

0.15，可知

R0= 9.2(Ω)

(5)要达到1.64 Ω，需要电解离子接地体的数量

(5)

式中R0为单根离子接地体接地电阻，Ω；R3为电解离子接地体需达到接地电阻值，Ω；η为垂直接地体屏蔽系数，0.7；n为垂直接地极的数目，套；

带入数据到公式⑤，R0=9.2，R3=1.64，η=0.7，可知

n= 8(套)

(6)验算

①安装8套3米电解离子接地体的接地电阻:

(6)

式中R4为垂直接地系统的接地电阻，Ω；Rv为单套电解离子接地体的接地电阻，Ω；n为电解离子接地体的数量，套；η为由于电流屏蔽效应引起的利用系数0.7；

带入数据到公式(6)，Rv=9.2，n=8，η=

0.7，可知

R4=1.64 Ω

②8套电解离子接地极与原地网和新增水平地网并联后总接地电阻值为

(7)

式中R2为原地网和新增水平地网接地地电阻，Ω；R4为新增地网接地电阻，Ω；η为利用系数，0.8；

带入数据到公式(7)，R2=1.56，R4=1.64，η=0.8，可知

R=0.999Ω<1.0Ω，满足设计要求。

故新增地网面积与原地网比拟，取新增地网面积约为1 800m2，由并敷设8套电解离子接地极做辅助垂直接地体，能使总地网面积达到设计要求。

3地网敷设

因本站接地网可敷设面积较小，传统方法难以到达接地效果，设计时采用水下地网及降阻效果明显的特殊材料用于降阻。

新增地网水平接地极采用铜包钢绞线，并与原地网焊接连通，连接点不少于2处。

垂直接地极采用降阻效果明显的紫铜XCJD-SIG-VC300电解离子接地体，并分布于主地网外沿，减小屏蔽作用，高效利用其降阻效果。

新增水平地网外缘各角应做成圆弧形，圆弧半径不小于均压带网格大小的一半，即3m。接地网通过设备及架构基础时，可以深埋或绕行,但接地带不能断开,接地干线交叉处采用可靠的焊接。

为了减少屏蔽作用，电解离子接地体最好设置在水平地网外围主干线上，且间距不小于2倍长度。

地网网格尺寸为10×10m。

全站接地材料焊接采用双面施焊，搭接长度不小于接地材料宽度的2倍，即10cm，电解离子接地体与扁钢连接采用放热焊接，保证接头处的载流能力和机械强度，做到可靠连接。

4防腐措施

为防止河水对地网表面锌层的冲刷破坏，水平接地扁钢采用浅埋敷设，埋深根据实际情况0～0.2米；水平间隔12米采用铆钉固定一次，固定处刷防腐沥青漆。

防腐离子接地体共敷设12套，布置于水下。施工时根据现场施工情况结合地勘报告适当调整接地体的位置，间距不小于6米。防腐离子接地体施工采用机械钻孔，钻孔直径不小于150mm，

距水平地面深度不小于3.2m。防腐离子接地体的顶端距目前地面为-0.2m，采用引上线与接地扁钢连接。电极的安装和HC高能回填料的施工遵循产品配套的《施工演示光盘》或现场技术人员的指导。顶端的0.2m区域，采用水泥灌浆密封固定，降阻的同时，加强整个水下地网的牢固性。

扁钢与扁钢之间采用电焊，焊接时应三面施焊，搭接长度不小于扁钢宽度的2倍，焊点作去渣防腐处理。

5效果和经验

2014年往子沟电站水下接地外延网改造完成后，实测电站的接地电阻为0.8Ω，满足设计规范小于≤1Ω的要求。满足了电站正常投运发电的要求，改造资金投入相较于地面外延网投资约节约30%左右，且达到了良好的降阻效果。本次改造证明了利用低电阻率的水源，敷设水下接地网是降低水电站接地电阻的主要方法之一，特别是高电阻率地区的小水电站，接地面积一方面受到地形地貌的限制与约束，另一方面由于土壤电阻率极高，对降低电阻设置了诸多难题与障碍。因此，采用水下接地网对降低水电站的接地电阻具有明显且切实有效的效果。

参考文献：

[1]水利部水资源管理司，水利部水资源管理中心．编著．建设项目水资源论证培训教材．-北京：中国水利水电出版社，2005.

何雪(1980-)，女，四川内江人，工程师，从事电力系统及自动化工作.

(责任编辑：卓政昌)

工作研究

重点水电工程报道

收稿日期:2015-03-30

文章编号:1001-2184(2015)02-0118-02

文献标识码:B

中图分类号:TV7；U264.7+4

作者简介: