摘要：针对某110kV变电站主接地网电阻值不合格问题，经分析、计算并结合该站带电运行的环境等特点，优选了地网适当外延并加装MEM-W型电解离子极方式进行降阻，采用了严谨的施工工艺，竣工后，计算和测试结果均表明彻底安全地解决了该站的主接地网问题，具有降阻效果好、占地面积少、设计灵活、施工便利、环保、相对投资省等特点。
关键词：电解离子极；变电站；地网
1引言
变电站主接地网是否合格，直接影响电气设备及电网的安全可靠运行，对操作维护人员的人身安全也起着重大作用。接地电阻过大，就会造成地网局部电压异常上升，除威胁运行人员的安全外，还可能因反击使二次设备绝缘破坏，高电压进入控制或检测设备，使设备发生误动或拒动，影响电网的可靠稳定运行。
某110kV变电站1965年建成投产，面积约为80×80m²，对角线长度约为108m，东西两侧为农田，其主接地网区域内土壤平均电阻率约为350Ω.m，属高土壤电阻率，几经扩建或改造，一直未有效解决主网接地电阻不合格问题，本次改造前最近测得变电站原地网接地电阻值约为1.5Ω。我们在充分研究的基础上，运用优选地网外延并加装电解离子极，有效地解决了其接地问题。
2降阻方案的优选
在高土壤电阻率地区可采取下列降低接地电阻的措施：1）敷设引外接地极，2）采用井式、深钻式接地极或采用爆破式接地技术，3）填充电阻率较低的物质或降阻剂，4）敷设水下接地网。
本案中变电站所处位置的土壤可视为二层介质的土壤结构，上层为覆盖土层及强风化石灰岩层，含水，该层面厚度约25m左右，视电阻率在100—150Ω.m之间变化，下层为中度风化的石灰岩层，含水，视电阻率在150—300Ω.m之间，厚度约30m，从60m深层开始，土壤电阻率上升很快，斜率比较陡，该层面应为石灰岩基岩，视电阻率应在350Ω.m以上。因此，根本不具备敷设水下地网条件，虽然接地网现有效面积近7000m²，若要把主接地电阻降至0.5Ω以下，单纯用水平地网加以解决，还须增加约40000m²左右的水平接地网，受周围地形限制和政策约束，扩这么大面积实际行不通；那么若采用三维立体接地网技术，把接地网向纵深发展，充分利用10至60m深层的低电阻率地层，增加接地网的有效利用面积，在站围墙范围内的适当位置布置6个深度为60m左右的深孔接地井，进站道路的适当位置（离主接地网100m左右）布置一个深度为75m左右的深孔接地井，并对接地井施压灌注导电砼，把接地电阻降至0.5Ω以下，方案是可行的，但该方案实施存在施工周期长、预算费用高，特别是在带电运行站实施钻井，安全风险较高，因而也不是理想方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我们用加拿大SES公司CDEGS软件包模拟计算改造前接触电位差、跨步电位差，根据结果分析，拟采用向北面外适当扩网进行降阻
3降阻方案的实施
根据上述分析并结合该站站内场区布置及周边土壤、环境等实际情况，为将主网接地电阻降低到R≤0.5Ω，采用了“场区连接﹢外引地网﹢12套电解离子地极”作为主要降阻措施，并辅以阳极包牺牲阳极保护阴极。施工采取人工开挖地沟为主要施工方式，通过开挖80cm深的外延地网沟，将外延热镀锌扁铁深埋在地下，在扩网方向的农田区，安设电解离子地极，进行土壤电阻率的改进，其余通过路径在散流效果比较好的水田。在扩网方向的农田区，将两条外沿地线进行有效连接，形成一个完整的外延地网。具体为：从变电站主控楼围墙角（北围墙东端）深层地网边缘处向北进行人工开挖，做为外扩网WI第一个引出点，外引扁钢与主地网采用双连接方式焊接，以增大其连接面积。从变电站110千伏北围墙西端深层地网边缘处向北进行人工开挖地沟，做为外扩网WⅡ第二个引出点，外引扁钢与主地网采用可靠焊接。
外扩网WⅠ、WⅡ在场外农田区形成半环形合围有效连接，组成一个完整外扩地网，共使用扁钢380m，扩网面积约4500m²。电解离子地极和阳极包安装在外扩地网和老主地网线上，采用电焊与地网连接。
为了达到均匀的防护效果，阳极包被分设在新老主网的4个点上。阳极坑的开挖尺寸为1500mm×600mm，深度以露出地网扁钢为准，并保证下部空间大于300mm，以便于安装施工。开挖后，采用60×6的热镀锌扁钢将阳极保护模块连接在主接地网上。将阳极材料放入阳极填料中，用棉袋捆扎阳极填料。填料必须完全且均匀地包覆阳极模块，再用棉绳捆扎封口，埋设在阳极保护坑内。阳极材料连接线与地网需可靠焊接。为此采用了三边堆焊方式进行，焊完后采用纳米防腐导电涂料涂刷三遍，防止焊接点腐蚀。由于填料包与水混合后体积缩减，阳极坑回填土高于原地面10cm，并踩实，防止地面塌陷。
4地网改造结果
采用以上方式降阻后，通过CDEGS软件包计算扩网后等效地网接地电阻值为0.5Ω，等效地网接触电位差<71V、跨步电位差<65V。完工后，采用异频法测试，注入电流为3A，测试电极分布为0.618直线法则，电流线300米、电压线为180-200米，测得3个不同的接地电阻值为0.417、0.311、0.424Ω，折算接地网电阻平均值为0.384Ω，满足了R≤0.5Ω的改造目标值；对1﹟主变龙门架、110千伏区隔离开关、35千伏区隔离开关等处进行了跨步电位差和接触电位差测试，结果均小于电位差允许值（跨步电位差允许值80V，接触电位差允许值85V），从而解决了该站主接地网问题。
5结论
5.1该站接地网降阻改造成功说明，针对变电站所处不同的地理位置及场地条件，进行地网外延加装电解离子地极的降阻方法，具有降阻效果好、占地少、设计灵活、施工便利、环保、相对投资经济等特点，是变电站接地降阻改造的优选手段。
5.2选用优良合格的电解离子地极对原主网与新增地网全面地进行土壤电阻率的降低，方能达到有效地降阻目的。
5.3正确地外延地网和埋设离子地极，以及严谨的施工工艺对变电站地网降阻起着极关键的作用。
参考文献：
[1]住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局，GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》，[S]，北京：中国计划出版社，2011
论文作者:谢雁鹰1,谢雨璇2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：地网论文; 电阻率论文; 阳极论文; 电位差论文; 变电站论文; 地极论文; 外延论文; 《电力设备》2018年第29期论文;