石墨化电极在变电站接地网降阻中的应用彭玉

石墨化电极在变电站接地网降阻中的应用彭玉

彭玉

（广东电网湛江雷州供电局）

摘要：本文主要介绍湛江供电局110kV杨柑变电站采用石墨化接地电极降低主接地网接地电阻的实践，并通过计算来确定需要敷设石墨化电极的数量，用理论指导实践，从而使接地网降阻的施工作业一步到位。

关键词：变电站接地网降阻石墨化电极应用

一、概述

湛江供电局110kV杨柑变电站位于湛江市遂溪县杨柑镇，变电站占地面积约10000㎡。根据设计，站内主接地网采用以水平接地体为主、垂直接地体为辅的外缘闭合的复合接地网。水平接地用φ16热镀锌圆钢敷设成网格状均压带，外缘圆钢包裹长效防腐降阻剂，用量25㎏/m；垂直接地体采用∠50×5×2500㎜热镀锌角钢。水平接地体埋深0.8m，接地网面积约9400㎡。经测量，本站土壤电阻率约为400Ω.m,要求接地电阻不超过0.5Ω。

该站主接地网按设计要求施工完成后，实测接地电阻为1.91Ω，与标准要求相差甚远，必须进行整改。为此，设计要求在变电站内沿外缘四角打四口与水平地面成30度角的斜井，长度为80m，深度为距地面4m以下；每口井内放置一套φ20热镀锌圆钢，并在斜井内灌注长效防腐降阻剂。待四口接地斜井施工完成并将接地圆钢与主接地网外缘圆钢可靠连接后，再测接地网接地电阻为0.7Ω，仍然不符合设计要求，尚需进一步整改。由于受到现场客观条件的限制，不允许再增打接地斜井，故只能采取其他降阻措施。

二、整改方案

设计部门提出的方案是：

1、敷设站外等离子接地极；

2、敷设站外石墨化接地极。

我们在咨询设计部门和学习兄弟单位先进经验的基础上，选择了相对投资较少的敷设石墨化接地电极的施工方案，达到了预期的效果。现简要介绍如下：

（一）关于石墨化接地电极（又称接地模块）

石墨电极是使用石油焦（炭）、沥青焦（炭）为颗粒原料，煤沥青为粘结剂经过煅烧、破碎、配料、混捏、成型、焙烧、石墨化和机械加工等多道工序而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为石墨化电极，又称接地模块。其突出优点是：

1、石墨化电极为电子导电型惰性材料，配有专用的金属钝化防腐剂，可耐酸碱，不降解，不生成有害物质。

2、石墨化电极金属电极芯主要采用热镀锌钢，也可用不锈钢、铜合金、铜电极等金属材料；对金属电极芯表层进行纳米导电防腐涂补涂层处理后，其使用寿命可达30年以上。

3、石墨化电极对金属电极芯具有很好的防腐作用，远低于普通金属电极处于土壤中的自然腐蚀。即使其周围敷设有具有一定腐蚀性的降阻剂，仍可长效稳定地发挥其降阻和耐腐作用，这是其他金属接地装置无法相比的。

4、石墨化电极采用物理化学性质稳定的非金属材料作为导电介质，其导电性能好，且不受季节影响。

5、具有吸湿保温特性，能保持与土壤有效接触，接地电阻低，且能保持长期稳定。在高土壤电阻率地区，能有效地降低接地网的接地电阻，是电力系统接地网降阻的较为理想的新型材料。

6、热稳定性好，能耐受大工频冲击电流的冲击，无变硬、发脆、断裂等现象发生。

7、能耐受高、低温，耐酸碱腐蚀，无毒，在土壤中对环境无污染；是一种新型的较为理想的环保型的接地材料。

8、石墨化电极重量轻，其密度不足铜的四分之一；电极容易夹持，安装简便快捷，不受气候和地质条件影响，施工质量容易保证。

（二）施工方法

1、选择石墨化接地电极（接地模块）的规格为：600×400×40㎜。

2、沿着变电站围墙外距围墙1.5m处四周挖沟，每条沟长约70m,沟深0.8m，宽0.5m。沟底敷设一根φ16热镀锌水平接地圆钢和接地模块28块。在敷设接地模块的地方，沟需横向拓宽，以能方便敷设接地模块为宜。模块对称放置，间距5米（详见附图所示）。

3、接地低阻模块与水平接地圆钢之间必须保证可靠的电气连接；水平接地圆钢首尾两端与变电站接地网外缘接地圆钢必须焊接牢固，焊接长度不小于100㎜；焊接处须做防腐处理。

4、水平接地圆钢和接地模块周围敷设长效防腐接地降阻剂，以降低其接地电阻，用量25㎏/m。

5、接地体敷设完成后的土沟，其回填土不应夹有石块、杂物和建筑垃圾，土壤电阻率不应大于400Ω.m，回填土应分层夯实。

以上敷设石墨化接地电极的施工竣工后，由湛江雷能集团公司测试人员使用AI-6301型自动抗干扰地网电阻测量仪进行测试，该站主接地网接地电阻为0.48Ω，完全符合设计标准要求。

三、通过计算确定石墨化接地电极的数量

我国电力接地规程目前尚没有推荐水平矩形板接地电极接地电阻的计算方法，实用中可采用王洪泽工程师导出的考虑埋深的水平矩形板接地电阻的计算公式：

整个石墨化接地电极平均分为四段地沟敷设，故每段地沟敷设28块。

四、结束语

石墨化接地电极采用物理化学性质稳定的非金属材料作为导电介质，导电性能好，接地电阻低，且不受季节气候影响，具有良好的耐腐蚀性；可长效、稳定地发挥降低接地网接地电阻的作用。同时，接地模块热稳定性好，寿命长，能耐受大工频冲击电流的冲击，无变形、发脆、断裂等现象发生。是一种新型、环保的较为理想的接地材料，是电力系统接地网降阻的甚佳选择。湛江供电局110kV杨柑变电站主接地网采用石墨化电极降阻，是湛江电力系统应用石墨化电极降低接地网接地电阻的首例，达到了预期的效果。限于笔者水平，文中错漏之处在所难免，敬请批评指正。

附图：石墨化接地电极敷设示意图

参考文献

电力系统接地技术手册/王洪泽、杨丹、王梦云编著，北京：中国电力出版社，2007