关于石墨接地降阻模块在基础建设施工领域

关于石墨接地降阻模块在基础建设施工领域

的应用

王成志

中交一航局第三工程有限公司

摘要：常规接地装置在沿海地区码头、船坞及其他近水域施工工程中，由于地质、气候等原因，容易出现腐蚀、老化的现象，使用寿命缩短，达不到长期有效的安全保护作用。在山区线性工程施工过程中，重复接地时按照标准规范埋设角铁和扁钢工程量和难度都较大，且存在较大安全隐患。作者在长期工作中探索在基础建设施工领域利用石墨降阻接地模块取代常规接地装置，以解决在某些土壤电阻率较高的地区，或不方便开挖的山区在工作接地、重复接地、防雷接地的应用。

关键词：接地电阻、线性工程、石墨降阻接地模块

一、存在的主要问题及提出应用的背景

电是贯穿整个施工生产的起搏器和加油站，保证施工生产的正常供电，是作为一名电气人员的使命和责任。临时用电的安全问题是施工单位建设过程中非常重要的一部分，而可靠地接地系统是安全用电的重要保证措施。根据《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005和《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194的规定要求，施工现场临时用电采用TN-S的接零保护系统，根据接地类型主要划分为中性点接地、重复接地等，做好接地的工作是临时用电安全工作中非常重要的一环，当接地电阻达不到设计要求时，保护装置不能实现正常的功能或者出现误动作，对于临时用电的安全危害非常大，一般可采用降阻剂、换土和接地电阻模块来降低接地电阻。

常规接地装置是用镀锌角钢、圆钢、扁铁、铜棒等制作的[1]，而在沿海地区的码头、船坞及其他近水域施工工程中，由于地质、气候等原因接地装置经过一段时间的使用，很容易出现腐蚀、老化的现象，使用寿命缩短，接地装置往往达不到长期有效的安全保护[2]。根据《施工现场临时用电安全技术规范》的要求，TN系统中的保护零线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电系统的中间处和末端处做重复接地。在施工过程中尤其是线性工程中，施工现场所需电闸箱数量较多，几十甚至上百个之多，且受地理条件限制，尤其是在土壤渗透较好，土壤湿度低，土壤电阻率高的山区、戈壁、沙漠等西北地区的施工工程，在做重复接地时，每一处电闸箱重复接地都按照标准规范埋设角铁和扁钢工程量和难度都较大[3]，通常是埋设一根角钢经引线连接至电闸箱，即使按照标准规范设置接地装置，电闸箱重复接地电阻值往往也很难达到10Ω以下，而在一些土壤电阻率高的地区中性点接地都很难达到小于4Ω的要求。以上问题采用常规的接地方法和接地装置都很难达到相应标准要求的电阻值，尤其是工作接地电阻达不到要求，用电设备、电器的很多保护功能不能正常实现或误动作，且存在较大安全隐患。

二、石墨降阻接地模块的引入和应用            

石墨接地降阻模块是一种以非金属材料为主的接地装置。它由导电性、稳定性较好的非金属矿物石墨和电物质镀锌扁铁或圆钢组成，主要有四方体型和圆柱型等样式，与常规接地体相比，其增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之间的接触电阻，具有很强吸湿能力，使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间连接电阻减小，石墨制品，化学稳定性强，耐腐蚀能力强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿命。

以广西玉湛高速公路一工区7#路基弃土场处水稳拌合站的防雷接地为例，简要说明接地电阻模块的应用。在高速公路建设施工中，项目工程里程较长，拌合站、梁场等场站建设较多，本着以节约成本减投资的目的及当地国土资源单位要求，在土质为碎石土的弃土场上建设临时用水稳拌合站，土质结构透水性较强，且土壤含水率低，按照规范要求用镀锌角钢和扁铁做水泥罐的防雷接地和电闸箱的重复接地装置，经测试接地电阻值为71欧姆，通过增加接地体的数量加大接地体与土壤的接触面积，却始终达不到防雷接地电阻值（不大于30Ω）的要求，且广西地区雷暴天气较多，如果接地电阻达不到设计要求，设备存在较大安全隐患，如采用换填土的方法来降低接地电阻，工程量大费用较高，为验证接地电阻模块使用效果，买了5块方形石墨接地电阻模块（具体尺寸500×400×60mm）做前期试验。

将单独一块石墨降阻模块置于1米深左右的基坑内，除上部未覆盖土壤外，其余接触面与土壤充分接触，经摇表测试接地电阻为107Ω，将模块全部覆盖潮湿土壤并充分接触后经测试接地电阻为28Ω，已能够达到防雷接地的要求。与用石墨模块做接地的变电站沟通说是正常地区做到过一块石墨可以降阻到5Ω左右。后将5块接地模块全部通过40×4mm的镀锌扁铁焊接连接，回填土壤后经测试引出扁铁电阻为16.5Ω，第二天石墨模块经充分接触与土壤保持相同湿度，经测试接地电阻为4.1Ω，达到了防雷接地电阻值的要求，且满足电闸箱重复接地电阻要求（重复接地电阻值不大于10Ω），重复接地和防雷接地可共用同一接地。

三、使用石墨降阻接地模块的技术要求和注意事项

1.采用石墨降阻接地模块的施工，应先按设计位置开挖模块坑，并将地下接地干线引到模块上，经检查确认，再相互焊接。

2.接地模块的顶面埋深不宜小于0.6m，接地模块间距不应小于模块长度的3-5倍。接地模块埋设深坑宜为模块外形尺寸的1.2-1.4倍，接地模块应垂直或水平就位，并应保持与原土层接触良好。

3.接地模块应集中引线，并应采用干线将接地模块并联焊接成一个环路，干线的材质与接地模块焊点的材质相同，钢制的采用热浸镀锌材料的引出线不应少于2处。

4.只要保证石墨模块的湿度且与土壤充分接触就可实现降阻效果，在山区等不方便施工地区可不深挖基坑。

5.埋设时最好用细土回填夯实，并洒水湿润回填土，24小时石墨接地降阻模块充分吸湿后进行接地电阻测量。

四、使用石墨降阻接地模块的优越性

1.导电性、稳定性更好、能持续负载大电流。

2.具有极强的吸湿能力，降低土壤电阻率，环保无污染。

3.耐腐蚀性强，具有更长的使用寿命，至少30年。

4.与常规接地体相比，安装更简单有效，常规接地体埋设较深。

5.使用数量更少，降阻效果更明显，与常规接地体相比，降低了接地系统本身的电阻。

6.单价较低（40元左右一块），节省成本。

五、石墨接地降阻模块存在的不足和使用局限性

1.石墨为非金属物质，且与金属物质压塑成型，强度较小，属于易碎品，尤其是在搬运、运输的过程中容易遭受损坏。但不是粉碎性的龟裂不影响使用效果，现已有新型柔性石墨模块，运输过程中多采用专用木箱固定搬运，破损概率大大降低。

2.在煤气、石油、暖气等金属管道的应用中为防止腐蚀通常采用牺牲阳极保护法对其进行保护，而石墨在常温下非常的稳定，如果采用石墨降阻模块作为金属管道的接地装置，很容易加快金属管道的腐蚀；导电性良好，容易对管道传感器造成干扰，因此不适用于金属管道接地装置。

六、结束语

在基础建设施工领域利用石墨降阻接地模块能够取代常规接地装置的应用，达到降低接地电阻保证用电安全的目的，在某些土壤电阻率较高的地区，或不方便开挖的山区其性能要优于常规接地装置的降阻性能，且更耐腐蚀，稳定性更强，在沿海地区也可以长期稳定的使用，在施工现场临时用电的工作接地、重复接地、防雷接地中可以推广应用。

参考文献：

[1]郭军科，于金山，李红，王鑫炎，张万友，隋兴东.石墨复合接地材料的研究进展[J].腐蚀科学与防护技术, 2017(29):4.

[2]王培军，付学文，魏智娟.新型高效降阻接地模块的研究与应用[J].电 瓷避雷器,2012(245): 1.

[3]黄旭.浅析腐蚀性环境接地材料的选择[J].电气安全，2018(37):7.

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