變電站接地工程全過程管理
摘要：該文結合保證工程質量和降低工程造價兩個目標，從設計、施工、驗收和使用四個階段來闡述接地工程應注意的一些問題。
關鍵詞：變電站；接地；工程造價
接地網作為變電站交直流設備接地及防雷保護接地，對系統(tǒng)的安全運行起著重要的作用。在大接地電流系統(tǒng)中，接地裝置直接影響繼電保護動作的正確性；在小接地電流系統(tǒng)中，不合格的接地網將對人身安全構成嚴重威脅。而且接地工程作為隱性工程很容易被人忽視，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴大問題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。為了保證工程質量并降低工程造價，必須做好工程的設計、施工、驗收和使用四個階段的全過程管理。
1 設計階段
地網的關鍵是設計，設計是否合理直接關系著工程質量的好壞和工程造價的高低。一般說來，地網工程是一項粗糙工程，不可能達到精確，但經過不少工程技術人員的努力工作和實驗，積累了不少的經驗，得出了相關的估算公式和計算公式，形成了有關標準和規(guī)程。工程設計人員只有對這些標準和規(guī)程有全面而透徹地理解，才能正確靈活地應用，使設計盡量合理?，F(xiàn)就設計中應重點注意的幾個問題介紹如下。
1.1接地電阻
地網設計中的接地電阻應重點注意三個值，即土壤電阻率值、地網接地電阻的允許值和地網接地電阻的實際值，其中土壤電阻率值是設計的基礎，接地電阻允許值是設計的目標，接地電阻實際值是設計的結果。
土壤電阻率ρ的大小直接關系地網設計的難易和地網工程造價的高低。土壤電阻率高時，一方面地網接地電阻很難達到允許值要求；另一方面為降低接地電阻需采取多種措施，從而大幅增加工程造價。因此設計中選站址時，應當考慮該處的土質情況。ρ的取值，不但要考慮地網的不同地點和不同深度，還得考慮季節(jié)因素的影響。
對于地網接地電阻的允許值，通過相應的標準和規(guī)程我們可以很容易的查到依據和要求（rg≤2000/i，其中i為入地電流），但在設計中不能生搬硬套，應根據變電站的實際情況靈活運用。比如高土壤電阻率區(qū)，在高電位不外引和接觸電壓、跨步電壓滿足要求的前提下可以放寬要求。
地網接地電阻的實際值包括設計階段的計算值和施工完成后的實測值兩種。
1.2接地極
接地極是地網的基本組成，一般包括水平接地極和垂直接地極兩種，其中水平接地極既有均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用，又有散流作用，而垂直接地極主要取散泄沖擊電流的作用。受水平接地極的屏蔽影響，垂直接地極對地網接地電阻的改善不大，而地網的接地電阻主要由水平接地極的閉合面積決定的，所以設計中一般地網由水平接地極閉合而成，只是在避雷針、避雷器等沖擊電流較大的位置加裝由垂直接地極構成的集中接地裝置。
接地極的設計關鍵在兩點：接地極的選擇和接地極的布置。接地極材料和規(guī)格的選擇既要滿足短路熱穩(wěn)定要求，還要考慮腐蝕后的使用壽命。接地極的布置在滿足散流的作用下，還應保證均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用。
1.3接地引下線
當系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，短路電流首先通過設備接地引下線流入接地網再泄入大地。為了保證接地引下線能承受系統(tǒng)最大短路電流的通過，接地線截面的選擇至關重要。
接地線的最小截面應符合下式要求
s≥igt/c
式中s——接地線的最小截面（mm2）；
ig——流過接地線的短路電流穩(wěn)定值（a）；
c——材料熱穩(wěn)定系數(shù)（鋼c=70）；
t——短路等效持續(xù)時間（s）。
其中短路等效持續(xù)時間t的取值合理與否，對材料使用量有較大的影響。目前各類變電站保護配置不同，是否考慮主保護失靈，采用后備保護動作時間，以及主保護拒動與接地短路同時發(fā)生的概率等，都是值得探討的問題。參照有關方面的規(guī)定及專題研究，建議對于110kv變電站，取t=1.0s。
1.4降低接地電阻的措施
在實際的接地工程中，有些地方由于土壤電阻率非常高，要使接地裝置的工頻接地電阻降到（rg≤2000/i）規(guī)定值以下非常困難。在這種情況下，就要根據現(xiàn)場實際情況想辦法降低接地裝置的工頻接地電阻。設計中常用到的方法有以下幾種。
第一，充分利用自然接地體降阻。在接地工程中，充分利用混凝土結構物中的鋼筋骨架、金屬結構物以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻、節(jié)約鋼材以及達到均衡電位接地的有效措施。
第二，外引接地裝置。對位于高土壤電阻率區(qū)的變電站，當距變電站2000m以內有較低電阻率的土壤時，可敷設外引接地極，在低電阻率的地方敷設專門用于降阻的接地裝置，然后用2～3根水平接地體與變電站的人工接地網可靠相連。
第三，采用深井式接地極。當?shù)叵螺^深處有土壤電阻率較低的地質結構時，可用井式或深鉆式接地極，把平面地網做成立體地網，利用下層低電阻率的地層來降阻。
第四，擴網及設置水下地網。如果條件許可的話，擴大接地網面積和設置水下、水底、岸邊地網是降低接地電阻最有效，也是最常用的方法。即一方面從變電所的四周想辦法用水平接地體外延，擴大接地網面積；另一方面利用變電站附近的池塘、水庫、河流、小溪等水資源建立水下、水底和岸邊地網。
第五，填充電阻率較低的物質或降阻劑，人工改善土壤電阻率。實踐證明，人工改善接地裝置附近的土壤電阻率是降低接地網工頻接地電阻的有效而又常用的措施。改善土壤電阻率的方法一般有三種：一是換土法，即利用低電阻率土壤置換高電阻率土壤；二是工業(yè)廢渣填充法，即利用附近工廠的廢渣填充接地溝（但要注意有些廢渣對鋼接地體的腐蝕作用）；三是降阻劑法，即在接地體四周一定范圍內利用降阻劑填充，達到降低接地電阻的作用。實踐證明目前市場上的高效膨潤土降阻劑效果非常好，既有很強的降阻性和防腐性，又有較強的穩(wěn)定性和長效性。
對于一個具體的接地工程，設計時可根據變電站實際的地形和地質情況，綜合分析對比各種方法的效果、費用以及以后運行維護是否方便，最后決定采用哪些措施來降低接地電阻。
2 施工階段
設計思想是否落實到位，設計目標能否實現(xiàn)，關鍵在施工。這除了要求施工人員有較強的業(yè)務素質，按圖施工、按規(guī)程規(guī)范施工，規(guī)范施工工藝，還必須貫徹落實工程項目監(jiān)理制，確保地網施工質量。國辦發(fā)[1999]16號《關于加強基礎設施工程質量管理的通知》一文中明確強調：基礎設施項目的施工，必須由具備相應資質條件的監(jiān)理單位監(jiān)理。項目監(jiān)理要實行回避的原則。監(jiān)理人員要按規(guī)定采用旁站、巡視和平行檢驗等形式，按作業(yè)程序及時跟班到位進行監(jiān)督檢查。實踐證明，這是確保隱蔽工程施工質量最有效的手段。
根據一些引發(fā)雷害事故的地網開挖情況來看，地網腐蝕和焊接質量差以及材質不合格是嚴重威脅地網安全運行的三個主要原因。《驗收規(guī)范》對裝置施工防腐問題、焊接質量及材質選用作了強制規(guī)定。因此，在接地裝置的施工過程中，監(jiān)理人員的責任和權力應得到強化，從接地裝置的敷設、接地體（線）的連接、防腐措施的實施、焊接質量的跟進、重要結構部位的檢查等每一環(huán)節(jié)監(jiān)理工作到位，監(jiān)督施工單位嚴格按設計圖紙及規(guī)范工藝進行施工。
應該特別強調，在接地裝置的施工過程中，對材料設備要嚴格進行質量檢驗。材料優(yōu)劣，直接影響接地工程的質量及接地工程的運行壽命。鍍鋅或熱鍍鋅材料，其抗腐蝕能力明顯強于沒有鍍鋅的材料。因此，接地裝置的施工過程，項目法人和施工單位要對采購的材料和設備質量負責，監(jiān)理單位要嚴格檢驗進場的材料，嚴禁使用材質不合格的產品。
3 竣工階段
竣工驗收是發(fā)現(xiàn)接地工程問題的最后階段，也是驗證工程質量能否滿足運行要求的關鍵階段。因此對新安裝的接地裝置，為了確定其是否符合設計或《規(guī)程》的要求，在工程完工后，必須經過嚴格檢驗才能投入正式運行。
檢驗時，施工單位必須提交下列技術文件：施工圖與接地裝置接線圖；接地裝置的地下部分與安裝紀錄；接地裝置的測試記錄。
另外，必須對接地裝置的外露部分進行外觀檢查。外觀檢查的項目大致如下：檢查接地線或接中性線的導線是否完整、平直與連續(xù)，接地線與接中性線與電力設備的連接，當采用螺栓連接時，是否裝有彈簧墊圈，接觸是否可靠；接地線或接中性線相互間的焊接，其疊焊長度與焊縫是否符合要求；接地線與接中性線穿過墻壁和基礎時，是否加裝了防護套管；當與電纜管道、鐵路交叉時，是否有遮蓋物加以保護，在經過建筑物的伸縮縫處是否裝設了補償裝置；接地線或接中性線是否按規(guī)定進行了涂漆或涂色等。除外觀檢查外，還必須進行接地裝置的工頻電阻測量和重點抽查觸及接點的電阻。需要特別指出，雨后不應立即進行接地電阻測量，這樣會引起較大偏差，有可能將接地電阻不合格的地網工程交付電網運行。
4 運行階段
運行過程中對接地裝置應進行定期檢查和試驗。接地網投入運行后，接地線或接中性線由于遭受外力破壞或化學腐蝕等影響，往往會有損傷或斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，接地體周圍的土壤也會由于干旱、冰凍的影響而使接地電阻發(fā)生變化，因此為保證接地與接中性線的可靠，必須對接地裝置進行定期的檢查和試驗。對存在質量問題的地網，應及早安排開挖檢查，力爭在雷雨季節(jié)前將隱患消除。
5 結束語
作為輸變電工程隱蔽項目的接地裝置，為保證其工程質量及設計的運行壽命，需要從設計規(guī)劃論證階段確定導體的截面和地網的布置，施工過程接地網的敷設，接地體（線）連接，防腐措施的落實，焊接質量的跟進，工程交接驗收環(huán)節(jié)的外觀項目檢查，工頻接地電阻值及設計要求的其他參數(shù)的測試，到運行階段的定期檢查和試驗各個環(huán)節(jié)加強全過程的質量管理。只有這樣，才能確保接地裝置的工程質量，才是真正體現(xiàn)“預防為主”的安全生產理念，乃至從根本上防止接地裝置擴大事故的發(fā)生。
參考文獻
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