孟加拉S4项目接地问题分析处理

由琳

摘要：孟加拉S4项目土壤接地电阻率比较高，设计院出具的更换回填土和扩大主接地网的方案均没被采纳，经过方案对比最终采用接地厂家出具接地深井方案。相对于原方案，接地深井方案不但满足了合同要求，在接地材料和施工开挖回填量上都有了明显的减少。减少了施工周期，降低了施工成本。

关键词：接地导体;接地电阻;接地深井;石墨接地模塊

1.引言

孟加拉国S4电站项目为燃气-蒸汽联合循环发电项目，装机总容量约400MW。合同要求项目全厂接地要依据IEEE80-2013的要求进行设计，全厂接地电阻小于1Ω。全厂室外主接地网是以水平接地极为主，垂直接地极为辅组成的复合接地网，深地下约0.8m。水平接地导体采用185mm2的铜绞线。为了节约成本垂直接地极采用φ16mm，L=2.4m的铜包钢。

2.事件描述

经过IEEE80-2013中如下公示计算，采用TRJ-185 mm2的裸铜绞线作为主接地网。

主接地网截面计算完成后，需要进行接地电阻、跨步电压、接触电压和地电位升等相关的计算和校核。进行计算式需要地勘报告中土壤电阻率等数据。

由于孟加拉S4项目厂地全部为回填土，土壤中含水量和离子较少;经地勘测定土壤的平均电阻率达到了1374Ω·m，土壤电阻率较大。根据IEEE80-2013接地电阻计算公式

式中：

Rg- 电厂的接地电阻Ω;ρ-土壤的电阻率Ω·m;h- 接地网的埋深m;A-接地网所占的面积m2;LT-接地网总长度m。

根据公式初步判断，电厂的接地电阻Rg和土壤电阻率ρ成正比例关系。与主接地网的总长度和接地网所占的面积成反比例关系，即在土壤电阻率一定的情况下，增大主接地网的长度，扩大接地网所占面积可以降低接地电阻。

本项目在此土壤电阻率的条件下，满足接地电阻小于1Ω的要求，还是比较困难的。由于合同要求，主接地网最外面只能布置在厂区围墙外1.0m，在对主接地网网格进行数次加密之后，接地电阻仍然很高。而且加密对对降阻效果影响不大。

为了使接地电阻满足合同要求，使接触电压和跨步电压满足规范要求。设计院考虑了两种方案。一是换回填土，将高电阻率的回填土换成低电阻率的回填土;二是扩大主接地网，将主接地网延伸到附近有较低电阻率的土壤的地方。

由于本项目场坪工作已经完成，更换成土壤电阻率更小的回填土的方案无论是从成本上还是工期上来说都是不可行的。更换回填土的成本远远高于接地方案的成本。因此只能采取扩大主接地网的方案。经过现场调研，电厂不远处有一条河，设计院决定采用在河水中铺设外引接地网的方案。现场补勘河床及河水的电阻率等参数后，经过测量，主接地网长度L=9300m，接地网所占的面积 A=67700m2 ，经过设计院用ETAP软件建模计算，接地电阻Rg=2.5Ω，接地电阻仍然大于合同的要求。

由于项目采用的主接地网是185mm2的铜绞线，但是考虑本方案接地材料的成本太高和厂外用地的开挖费用和征地等问题，即使接地电阻能满足合同要求，也同样不会采用此方案。

3.解决方案

就孟加拉国S4项目接地方案与设计院经过次讨论后，设计院也不能再出具满足我们要求的新方案。经过了解公司执行过的其他项目，也没有本项目类似的情况。为了不影响项目工期，决定联系有相似经验的接地厂家进行接地方案设计。

将本项目相关资料发给了某接地厂家，厂家建议我们采用设计石墨深井接地装置的方案。根据厂家用自己的软件进行仿真模拟，全厂共设置10套石墨深井接地装置。项目部依据厂家的指导，在相应位置开挖10座直径200mm深32米的孔洞，然后每个孔洞放置一根φ150mm×30m的纯石墨烧制的垂直接地棒，与主地网连接，然后在孔洞中填充降阻剂。经过设计院用ETAP软件建模计算，计算接地电阻Rg=0.79Ω，接地电阻满足合同的要求。

除了接地电阻满足合同要求外，项目的跨步电压和接触电压也要满足规范相关要求。经过ETAP软件计算，项目接触电压不大于4974.2V的要求以及跨步电压不大于19404.8V的要求。项目除了220kV GIS和变压器区域外，其余区域的接触电压和跨步电压均满足要求。 根据IEEE80-2013相关要求，为了使实际值小于允许值，需要在表面铺设高电阻率的材料。经过采用ETAP软件的建模仿真，考虑了220kV GIS和变压器区域地表铺设沥青和鹅卵石的方案。最终方案为在220kV GIS和变压器区域地表铺设150mm的沥青（沥青的电阻率不小于25000Ωm），然后再在沥青上面铺设150mm的砾石。经过ETAP软件计算，接地网的实际计算最大接触电压为4061.4V，实际计算最大跨步电压为2244V。跨步电压和接触电压均小于允许值。此方案获得了业主的认可。

经统计，室外主接地网使用了185mm2水平接地铜绞线6500米，φ16mm，L=2.4m的铜包钢150根。相对于设计院的原方案，新方案不但满足了合同要求，在接地材料和施工开挖回填量上都有了明显的减少。减少了施工周期，降低了施工成本。

4.总结与提升

（1）在设计院能力不足的情况下，需广泛利用国内的其它技术资源，尽可能优化专业设计工作。

（2）国内规范GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》4.3.1条款中有说明在高土壤电阻率地区，降低接地电阻的措施，措施中有提到深钻式接地极和使用降阻剂的方案来降低接地电阻的方案。可能没有相关经验，设计院并没有首先提出这些方案。

参考文献

[1]GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》[S]

[2]IEEE80-2013-edit IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding[S]