水环境生态修复工程水下接地网应用的探讨

水环境生态修复工程水下接地网应用的探讨

王超

武汉中科水生环境工程股份有限公司

摘要：在水电站中，水下接地网得到了广泛应用，而在水环境生态修复工程中利用水下接地网的还很少。本文在简单概述水下接地网及其接地电阻计算方法的基础上，结合某水环境生态修复工程数据就水下接地网的应用问题进行了探讨。

关键词：水环境生态修复；水下接地网；接地电阻；电阻率

0引言

不少水环境生态修复工程地土质主要为含砂粘土、砂土，土壤电阻率较高且工程场地受限，仅靠工程中建构筑物基础钢筋作为自然接地体和岸上敷设有限的人工接地体，很难达到接地电阻设计值的要求。降低高土壤电阻率地区接地电阻的措施有外引接地、井式或深钻式接地极、换土法、降阻剂法、敷设水下接地网、爆破法等。结合水环境生态修复工程所在地的土壤、环境等综合情况，充分利用工程周围水域敷设水下接地网来降低接地电阻似乎更适合。

1水下接地网的概述

在水环境生态修复工程中，应充分利用水工建构筑物（水井、水池等）以及其他与水接触的混凝土体内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内绑扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，并与接地网连接起来。当利用水工建构筑物作为自然接地体仍不能满足要求，或利用水工建构筑物作为自然接地体有困难时，应优先在就近的水中（河水、湖水等）敷设外引接地极及水下接地网^[1]。

水下接地网不宜设在水流湍急处，以及含有腐蚀性物质的水域。当必须在水流湍急处敷设水下接地网时，可采用打插筋锚固焊接或在接地体上浇筑混凝土约50~100mm的方法固定。静水中的水下接地网可用大石压住。水下接地网应与其他接地网保持足够的距离，且采用多根接地线与之连接。水下接地网可采用截面不小于40mm×4mm的扁钢或φ14的圆钢，焊接成外缘闭合的矩形网，网孔数目不宜多于16个^[2]。

2水下接地网接地电阻计算^[2]

水下接地网接地电阻可按下式计算：

（1）

式中：ρ_s——水电阻率, Ω·m；

K_s——接地电阻系数，可由图1~3查得。

图1 水下接地网接地电阻系数（ρ₂/ρ₁=2）

图2 水下接地网接地电阻系数（ρ₂/ρ₁=6）

图3 水下接地网接地电阻系数（ρ₂/ρ₁=10）

图中：H——为水深，m；

ρ₁——水电阻率,Ω·m；

ρ₂——水底土壤电阻率,Ω·m；

S——水下接地网面积, m²；

3水下接地网应用分析

某复合生态滤床水环境生态修复项目，所在地主要为含砂粘土、砂土，土壤电阻率为300Ω·m左右。接地网利用复合生态滤床基础钢筋作为自然接地体，经工频接地电阻简易计算为R₁=2.17Ω，不满足共用接地电阻不大于1Ω要求。需对接地网进行降阻处理，考虑复合生态滤床所在地土壤电阻率较高，且岸上接地空间有限，故在复合生态滤床旁边的湖内新增水下接地网。

在复合生态滤床靠近湖水一侧的两端分别外引接地线，确保新增水下接地网与原接地网连接点至少达到2个以上。假设水下接地网采用截面50mm×5mm的镀锌扁钢，焊接成外缘闭合的矩形网作为人工接地体，矩形网长120m，宽30m，网孔数目16个，水深10m。水下接地网土壤电阻率ρ₂=300Ω·m，湖水电阻率ρ₁=30Ω·m。

则有：ρ₂/ρ₁=10， =60m，H=10m，由图3查出K_s=1.2，

代入公式（1）得水下接地网电阻：

不考虑复合生态滤床项目自然接地网和水下人工接地网间的相互屏蔽影响，将自然接地网和水下人工接地网电阻按并联计算，有：

满足共用接地电阻不大于1Ω的要求。

4结论

通过以上复合生态滤床生态修复工程数据分析，水下接地网在水环境生态修复工程中降低接地电阻的应用是可行的，在类似工程中可以考虑采用水下接地网降阻的方法。在实际工程中，设计阶段还应做好水下接地网与其他降低接地电阻方法的综合比较；施工阶段应充分利用水域，对水下接地网合理布设，以保证接地电阻值满足设计要求。

参考文献

[1] 刘屏周.工业与民用供配电设计手册第四版.中国电力出版社，2016:1426

[2] SL587-2012，水利水电工程接地设计规范

[3] NB/T35050-2015，水力发电厂接地设计技术导则

[4] GB/T50065-2011，交流电气装置的接地设计规范