石化项目中高土壤电阻率地区降阻措施

王予东 何 斌 凌 欢

（1.新捷股份城市燃气有限公司，乌鲁木齐 830011；2.成都桑莱特科技股份有限公司，成都 610045）

石油化工中的接地系统是维护石化项目安全可靠运行、保障运行人员安全和保护重要设备的安全的重要措施。石化系统发生接地短路故障或其它大电流入地时，如果接地电阻值比较大，就会造成接地网电位异常升高；如果接地网设计不合理，还会造成接地系统本身局部电位差超过安全值。致使高压串入监控、控制设备等，造成严重的经济损失和人员安全损害。

石油化工是我国发展国民经济的支柱产业之一，现今越来越多的石化项目新建，都对接地系统提出了较高的要求，其中较多设施是建设在高土壤电阻率的多岩地区，从而在高土壤电阻率地区，怎样在有限的地网面积上做好接地系统、达到设计要求、保证运行安全，成为设计与运行部门非常关注问题。

1 接地故障对石化项目危害

雷电流的危害：①雷电引起的接触电压与跨步电压使运行人员受到伤害，以致死亡；②由于雷电流引起的机械、热、化学或爆炸等效应对建筑物及其内部物体造成损害，这种物理损害的蔓延甚至还会影响环境，造成污染；③雷电电磁脉冲可导致建筑物内部电气和电子系统出现故障。

故障电流的危害：故障电流对低压电气设备造成短路，以至破坏电气设备的安全性，甚至损坏电气设备。

静电的危害：静电的产生可以对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道；可燃液体、气体等管道、设备、建筑物、构筑物的金属构件等产生爆炸危害。

2 高土壤电阻率条件下降低接地电阻分析

在高土壤电阻率地区，接地电阻一般很难达到要求，但为了降低接地装置的接地电阻，保证石化系统的安全可靠运行，人们采取水平与垂直地网共同构成的三维网络来实现降阻。

水平接地极主边缘闭合的复合接地网的接地电阻计算公式为

式中，Rn为任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Ω；Re为等值（即等面积、等水平接地极总长度）方形接地网的接地电阻，Ω；S接地网的总面积，m²；d为水平接地极的直径或等效直径，m；h为水平接地极的埋设深度，m；L0为接地网的外缘边线总长度，m；L为水平接地极的总长度，m。

根据此计算公式可推：地网面积S与水平接地电阻Rn成反比，S越小Rn越大，S越大Rn越小。

外延射线水平接地极的接地电阻计算公式为

式中，A为水平接地极的形状系数。

表1

通过此计算公式可推：外延射线水平接地极形状系数为一字时接地电阻最小，且Rh与L成反比，L越小Rh越大，L越大Rh越小。

新型材料垂直接地极的接地电阻计算公式为

式中，K为土壤调节系数。

通过此计算公式可推：新型材料垂直接地极的接地电阻值与接地极长度 L与接地极等效直径相关，随着L与D的增大R越小，L与D的减小R增大。

在对接地网接地电阻计算分析中，我们可以通过如下几个方面来降低接地网接地电阻。

1）在地下较深处的土壤为低土壤电阻率时，可采用井式或者深钻式深埋接地体。

2）当该项目附近有较低电阻率的土壤时，征地比较方便，可采用敷设引外接地网或者向外延伸接地体。

3）接地体直接与土壤接触一般为刚性接触，可在接地体周围填充电阻率较低的物质或压力灌注降阻剂等以改善土壤传导性能和降低其接触电阻。

4）采用新型接地装置，如电解离子接地体。

5）敷设水下接地网，当利用自然接地体和引外接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。

6）采用多层地网接地措施。

7）采用扩大地网面积的方法。

针对不同地区、不同情况下的项目，只有采用相适宜的方法并且各种降低接地电阻措施不是相互独立的，只有相互之间互相配合，才能获得较好的效果。

3 工程实例

在某调压加气站降低接地电阻项目中，该站土壤电阻率为 4744.18Ω·m，接地电阻要求为 4Ω，地网长为78m，宽为77m，采用常规降阻方法敷设水平接地网并敷设低电阻率物质、在重要设备周围埋设钢管泄放电流，可实现降阻为13.94Ω，与实际要求接地电阻值 4Ω相差甚远，通过分析，可知调压加气站外有一条长为100m的管道线，从而考虑沿着管道线敷设一条长为100m的外延射线，接地电阻降低为11.68Ω，还是未能满足接地要求，在此情况下，考虑采用深井式深埋接地体或者采用新型接地装置。从地勘报告可以得知，4m以下的土壤电阻率明显偏高，采用深埋接地体对降低单体接地电阻效果不大，从而考虑使用新型接地材料离子接地体，通过计算并考虑地网实际大小，在接地网最外圈地网与外延射线上敷设53套3m离子接地体，计算得到接地电阻为3.9Ω，实际测得结果与计算值基本吻合，满足接地要求，说明采用通过1）、2）、3）、4）种降阻方法在该项目中降低接地电阻值是有效的。

表2 采取各降阻措施后接地电阻降低情况

图1 接地网示意图

4 结论

本文分析了高土壤电阻率地区下石化项目中降低接地电阻的不同方法，通过理论分析与工程实例结合可以看到：敷设电阻率较低的物质、外延射线、采用新型接地材料离子接地体等方法能有效的降低地网接地电阻。通过实例知道各种降阻措施不是孤立的，在使用过程中需要相互配合，才能获得较好的降阻效果。

[1] 李景禄,郑瑞臣.关于接地工程中若干问题的分析与探讨[J].高电压技术, 2006(6)：36-38.

[2] 李景禄,等.关于大中型接地网降阻措施的经验[J].高电压技术, 2002, 28(9)：55-56.