摘要: 特高压换流站配套接地极其极环占地面积大、施工工艺要求高、施工环境复杂，对施工组织、工序流程、环境保护等均需进行优化；总结古泉换流站接地极施工的改进的工序流程、环保措施等方法，对其他类似工程施工有着一定的借鉴作用。
关键词：接地极、极环、焦炭敷设、工序优化
引言：
换流站接地极的作用：为了提高供电可靠性，当直流线路的一极发生接地故障时，允许另一极短时运行，直到故障消除。当线路单极运行时，线路需要与大地构成回路，此时如果变电站接地电阻过高，则站内设备可能会发生外绝缘击穿事故。因此，换流站需要设置接地极来降低接地电阻。单极输电，用一根导线，另一根是接地极，用大地代替；双极输电，用两根导线，但同样有接地极，增强电位的稳定性。
1 接地极极环施工特点分析
1.1±1100kV古泉换流站接地极施工概况
±1100kV古泉换流站接地极为目前世界上电压等级最高的换流站接地极工程，极址总面积约500亩，极环沟槽开挖土方约为17万m3，铺设石油焦炭3850t，敷设电缆约20.4km，保护盖板10750块，其工作量较以往±800kV换流站接地极增加许多，接地极配套工程也是目前世界最大的接地极施工项目，无论在设备研发、施工技术、调试方法及环保施工等多方面均无成熟的施工经验参考。
1.2±1100kV古泉换流站接地极施工难点
±1100kV古泉换流站接地极施工难点如下：
① 极环施工工序的方案优化的确定；
② 多段同时开挖时极环基槽的精确定位；
③ 极环基槽施工时挡水、排水方法的选择；
④ 极环内石油焦炭敷设时环保施工；
⑤ 极环馈电棒与引流电缆间放热焊接方式的优化。
2 极环施工优化措施
2.1极环施工工序的方案优化
由于±1100kV古泉换流站工程工期提前，接地极的工期也需缩短，我们根据换流站投运工期、接地极设备供货情况以及极环区域地质条件等情况，科学优化接地极施工工序。采取基槽分段多点开挖、馈电棒与配电电缆敷设优化、引流电缆汇集穿管敷设等多种方法，优化影响工期的关键工作项目，合理安排非关键工作与关键工作并列施工，保证工期的按期完成。
分段多点开挖基槽
在极环精确定位放线的基础上，采用分段多点开挖的方式，将两道极环分为8大段若干小段，内环、外环的基槽开挖交叉施工，避免相互影响，能极大缩短了极环施工工期。
② 馈电棒与配电电缆敷设优化
由于配电电缆及基槽置于馈电棒基槽上方，如何优化配电电缆与馈电棒敷设顺序，是保证工期的关键点。极环基槽分段交叉开挖，完成首段馈电棒基槽焦炭填充、馈电棒敷设及回填后，继续进行后段的馈电棒基槽开挖，同时进行已完成段内配电电缆的基槽开挖、电缆敷设及引流电缆热熔焊接工作，探伤合格后进行覆盖回填，形成后续馈电棒与配电电缆同步施工，避免干扰的同时缩短工期。
③ 引流电缆汇集穿管敷设
接地极馈电棒单根长1.5米，尾部带电缆，馈电棒之间的间距为0.5米，每8根一组，引至上层-1.5米处汇集和该处已经敷设的配电电缆进行放热焊接连接。接地极馈电棒有2200根，施工过程中回填量大，直埋回填无法保证电缆的准确路径和深度，造成返工量和清理量大。通过借鉴变电工程电缆敷设工艺，使用PVC管在焦炭层汇集穿管集中连接至放热焊点位置，既避免路径走向问题，也解决后期可能回填土下沉对电缆造成影响的隐患。
2.2综合定位法快速准确的定位极环基槽
接地极工程极环占地33.33万平方米（500亩），基槽定位放线分段进行，极易产生累计误差，造成基槽偏移无法正常完成合环，将增大工作量，并延误施工。
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针对极环占地面积广，定位放线精确性要求高等问题，经过科学规划，采用“综合定位法”，即利用GPS初步定位、全站仪极坐标法复测的方式，充分发挥两种不同定位方式的优点，快速准确定位极环基槽的定位放线、保证极环基槽分段开挖时的准确合环。
2.3“综合式挡水、降水法”排除基槽内积水
极址区域紧邻青戈江总干渠，原为农田，地表及地下水丰富，极环基槽挖好后，基槽内积水严重，易发生坍塌、滑坡事故，严重影响电缆、焦炭等材料的敷设。
面对广袤的面积，复杂的环境，不同位置的极环基槽积水情况不同，采取的排水方式就各不相同。现场因地制宜的采用了综合式的挡水、降水法，对地下水进行处理，保证极环施工安全及进度。
当极环所在区域的地下水过于丰富时，采用“轻型井点降水法”排水，依据设计图纸开挖尺寸，在距离基槽边缘1m处，沿极环基槽每隔6m布设井点吸水管，井点管底部设置滤水管插入深6m的透水层，上部接软管与集水总管进行连接，通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位的效果，保证了基槽底部的干燥无水。
2.4石油焦炭敷设的环保施工控制
石油焦炭可有效降低土壤电阻率，是接地极极环施工的一种重要材料。±1100kV古泉换流站接地极工程，所需焦炭就重达3850吨，石油焦炭铺设方法的科学、合理与否，直接影响接地极的施工质量、工期及施工、运行安全。
石油焦炭成分里含有相当多的硫、氮元素和钒、镍等碱金属元素，以往采用的人工铲倒法施工，焦炭粉尘势必会随风飘扬，对周边的耕地、农田、水源等造成严重污染。同时极环周边有大型居民区，飘扬的粉尘也严重影响周边居民的生活，环保施工难度大。
现场研制了一种“一体式无尘化焦炭铺设专用投料机”进行焦炭敷设作业，代替传统的人工铲倒式施工，将“多人多铲”的作业方式改变为“一人一机”的高效方式，合理利用人力物力，大大提升了施工效率，保证了作业人员人身健康及自然环境不受破坏。
对已完成的基槽及时设置密目网，防止大风将敷设好的焦炭吹起，危害环境及作业人员身体健康。施工人员在作业时接触石油焦炭，容易粘附在皮肤上，极难洗净；焦炭碎屑进入呼吸道，还易引发各种支气管疾病，影响施工人员身体健康，造成严重的安全隐患。现场在调研以往工程的劳动防护方法基础上，为作业人员配置了尼龙加聚氯乙烯材质的专用工作服，戴阻尘面罩，进行全面防护。使作业人员自身不与焦炭直接接触，以免伤及皮肤及呼吸系统。
2.5电缆热熔焊接方式的改进
极环内的馈电棒与配电电缆之间需采用热熔焊方式连接引流电缆，其2200根引流电缆加配电电缆间熔接，热熔焊接工作量非常大。常规热熔焊接头多为“十字”、“T型”等，正式焊接前需做试件，并进行破坏性试验，检查内部焊接质量。
常规热熔焊接一次焊接2根电缆，极内共有2200根馈电棒，8根为一组计算的话，共需焊接275个接头，每次焊接2根，共需进行1100次热熔焊接，按照每次焊接需要20分钟，每天工作8小时来计算的话，仅热熔焊接这一项，就需要46天时间，严重耽误工期。现场创新研制了一种专用模具，可同时焊接8根引流电缆，只用12天就完成热熔焊接任务，节省近4倍的施工时间。
焊接点焊接完成后均对焊点两侧铜线使用回路电阻仪进行电阻值测量，焊点两侧的电阻值不应大于同等母线电阻值，否则要重新焊接。所有焊接点全部焊接完毕后，对每个焊接点进行X光无损探伤试验，以检查焊接点内是否有气泡和夹渣等明显缺陷，不合格的焊点重新焊接，确保施工质量。
3结语
本工序优化方法通过±1100kV古泉换流站接地极工程极环施工成功试用，能够保证极环施工的作业质量，提高工作效率，加快施工进度，保证作业人员健康与周围环境不受污染，杜绝了因极环施工而发生时的民事纠纷，为接地极投运后的安全、稳定运行提供了有力支撑，同时对特高压换流站接地极施工工艺的提高起到一定的推动作用。
参考文献:
[1] Q/GDW 227-2008. 《±800kV直流输电系统接地极施工及验收规范》 [S]．
[2] Q/GDW 228-2008. 《±800kV直流输电系统接地极施工质量检验及评定规程》 [S]．
作者简介：陈会周， 高级工程师，主要从事电气安装管理工作。
论文作者:陈会周
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
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