防雷接地施工在高电阻地区的降阻技术分析

防雷接地施工在高电阻地区的降阻技术分析

刘聪,刘长青

中国电建集团重庆工程有限公司  重庆 400060

摘要：南方光伏项目经常处于高电阻地区，采用传统的接地工艺很难满足接地施工要求。本文分析了在高电阻率地质条件下，如何优化接地施工提升接地质量降低接地电阻值，依托于普安县新店小坪地农业光伏电站项目接地安装经验，提出了“三步走”降阻措施，达到了降阻80%的效果，有效的解决了接地施工在高电阻地质条件下接地电阻值的不达标难题。本成果适用于输变电及电站行业施工过程中大多数高电阻地质的接地安装工作，具有极强的推广价值。

关键词：高电阻地区、山地光伏、接地优化、“三步走”控制、接地降阻

1 引言

防雷接地关系着变电站的安全平稳运行一旦接地电阻不合格或达不到防雷等级要求，其整改难度大，施工周期长，经济损失严重，设备安全也得不到保障。而根据相关资料显示，高电阻值地区的防雷接地不合格率占全地质接地施工不合格率的70%以上。因此，在高电阻地区接地施工的降阻措施成为了保证接地质量，满足电气设备正常运行的关键。

因普安县新店小坪地农业光伏电站位于贵州省普安县，丘陵地形，址场地属濬蚀残丘山项部，地形呈中间高四周低,最大高差约20m，灰岩地表基岩出露，岩石率高达78.73%，属于典型的高电阻地区。根据勘测专业提供的终勘测结果，土壤电阻率平均为768Ω/M,设计电阻值考虑天气和平场后地质变化，要求接地电阻值≤1.5Ω。

2 安装过程中的防尘措施

降阻措施是高电阻地区接地安装质量的重要保障，结合普安县新店小坪地农业光伏电站特殊的地理位置和地质情况，经电气安装队仔细策划研究讨论后，决定采用“三步走”降阻措施来控制接地安装的降阻问题。

2.1 第一步、运用深井钻孔技术

普安县新店小坪地农业光伏电站项目结合升压站内岩石比高的特点，采用开挖深井，增加垂直接地极的深度来降低接地网接地电阻的方法,通过深井接地极，穿过高电阻地质，将接地体插入软土层或地下水层，提高接地体散流电流的能力。深井法，提高每一个接地极的导电质量，也避免了盲目增加接地极数量产生的接地体之间相互屏蔽抵消的弊端。

普安光伏电站，考虑到接地导体之间的屏蔽作用，根据现场实际情况，在接地网周边选取了9处深井位置。故将深井接地极均布置在接地网外围，可以达到最佳的降阻效果。

深井垂直接地极施工方法如下：

1、用钻孔机开挖一个垂直于地面，直径为100毫米，深度为23米钻孔。在钻机钻孔的同时,用搅拌机搅拌泥浆,使其处于浓稠状态备用。

2、钻孔完成后，抽出钻孔管,插入直径为50mm的灌浆管。

3、灌浆管设置完成后，在灌浆管中间插入一根长18m的φ50接地镀锌钢管;

4、最后通过灌浆管向孔内灌浆，同时向外抽出灌浆管。

由钻机开挖一个23米升的深井，钻孔完成后再放入灌浆管，同时插入接地极，通过灌浆管向孔内灌如调后的泥浆。整个过程将持续3-4个小时。用类似方法完成每一组接地体施工，并分别与主网焊接相连。

深井钻孔技术对降阻的实测数据：

采用深井接地方式后，降阻效果非常显著。接地电阻值从9.28Ω降至4.09Ω。降阻率55.9%。前期降阻效果明显，在第6根深井接地之后受限于地质条件和接地屏蔽干扰等综合因素，降阻效果放缓。该方法共计降阻55.9%。下表为深井钻孔技术运用后对降低接地电阻的效果展示。

2.2 第二步、拓展区域，增大施工接地网面积

结合现场勘测，升压站选址在丘陵顶部，土质坚硬，黏土层稀薄，而在雨水的冲刷作用下，丘陵沟壑处土质松软堆叠程高在4-6米。现场测算，升压站至丘陵沟壑处水平高差24-30米，直线距离18-22米，可以作为站内接地的延伸接地网区域。

经过多方沟通和现场协商，最终确定在升压站西北方向18米处和东南方22米处征用当地农田，开挖接地网。

接地施工要求如下：

1、接地沟槽开挖，采用人工与机械相结合的方式。狭窄场地采用锄头、铁锹等机具进行人工开挖。

2、沟槽开挖完成后设专人测量其开挖深度和宽度，达到要求后方可进行接地施工。

3、垂直接地极选用Φ50、长2米5接地钢管，垂直接地体的间距不小于其长度的2倍，并采用手持工具垂直打入地下。

4、 接地体打入地下后，即可，以接地极为支点，沿沟敷设接地网。垂直接地体采用手持工具垂直打入地下

5、焊接时，扁钢搭接长度为其宽度的2倍；接地装置焊接部位应先除锈除药皮，最后作好防腐处理。确保施工质量符合设计标准和规范要求。

6、 所有接地线在施工时必须留有足够的长度使其自然弯曲，引出线头必须做好防潮、防腐保护。

新技术的运用：

1、钢管接地极在击打过程中，使用一种接地保护套，重锤只与击打体接触，可击打面积增大。由于避免了接地极的直接受力，套接空间可对地极起到限制作用，避免地极顶部受力变形破裂。此外，击打体顶部的凹陷部可起到指示作用，使得重锤每次都击打在凹陷部范围内，重锤在与击打体接触过程中不会出现打滑现象。

该保护装置获得实用新型专利，专利号201821150565.8。

2、圆钢接地极安装过程中，使用一种接地保护装置。在击打过程中，重锤与击打体接触，可击打面积增大，不会造成安全事故，保护接地体。

该保护装置获得实用新型专利，专利号201821150588.9。

如下表所示，为扩大接地网后，在深井接地极安装完成的基础上，使整体接地网电阻的降至了1.26Ω，满足设计要求。电阻值从最初的9.28下降至1.26，降阻率达到86%。

2.3 第三步、升级材料，全面铺设接地降阻剂

施工方法升级的同时，对材料的升级也尤为重要，本项目在水平接地体和垂直接地体沟槽内全面铺设接地降阻剂。降阻剂是石墨状粉末有强导电性，覆盖接地体后增强其导电效果。铺装降阻剂后，从物理层面直接增加了接地体的覆盖面积，导电性能也得到了大幅度的提升。加上降阻剂的不可溶性质，接地沟回填后，降阻效果也能长时间发生降阻作用。

3 结论

在高电阻地区接地安装过程中，做好降阻措施是保证接地电阻合格和保护设备正常运行的关键因素，以此来提高安装质量。普安县新店小坪地农业光伏电站项目降阻接地安装完成后，一次性通过接地电阻试验，充分验证“三步走”降阻措施是行之有效的，同时该降阻措施获得南方电网公司、贵州电力设计院总包方等单位一致好评。值得在同类工程中推广。

参考文献：

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布的 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2016。

［2］ 国家能源局发布的《电气装置安装工程质量检验及评定规程》DL/T 5161.6-2018。

［3］ 中国电力出版社，国家电网公司基建部组编的《国家电网公司输变电工程工艺标准库(2016版)》。2017年5月第一版。

［4］ 国家电网公司部门文件《输变电工程设备安装-质量管理十项重点措施》（2014）38号。

［5］ 中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司，下发的普安县新店小坪地农业光伏电站项目《全站接地网布置图》图号：NC00051S-D0306-03/04/05