110KV高地变电站接地网整改工程设计方案.docx
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110KV高地变电站接地网整改工程设计方案
110KV高地变电站地网整改工程
设计方案
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第一部分变电站接地工程概述
当今社会已进入信息时代，由信息技术及其微电子设备组成的信息系统随着科技的发展而迅速发展，大型电气、电子装备越来越多，这些装备必须具有良好的、较低接地电阻的接地，良好的接地是保障设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施。
若交流接地不好则影响正常供电；若直流接地不好则影响设备正常工作；若安全接地不好，则容易发生设备和人身安全事故；若防雷接地不好，则遭雷击时泄流不畅和可能因为高的地电位反击造成设备损坏。
随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，电厂或变电所的接地系统直接关系到正常运行，更涉及到人身与设备的安全。
然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。
一般情况下，电站尤其是水电站大都建立山区和河谷地带，受此自然地理环境影响，其年雷暴日都比较高，发生雷击事故的概率亦较大。
因此，在电站的建设过程中，为保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，完善并优化防雷系统，加强变电站的防雷安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。
通常情况下，一个变电站的接地工程应包括以下几方面的内容。
1、接地体
接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。
人工接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。
接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土壤性质。
垂直接地体之间的距离为5cm左右，顶部埋深-0.8m,接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m,当小于3m时，接地体的顶部处应埋深1m以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。
埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。
焊接部位应作防腐处理。
2、接地线
接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。
防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。
防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分接地线采用多股铜芯软线。
综上所述，根据变电站地网设计应根据变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应工程措施，对整个工作站或设备区做好一个统一的有效接地系统（一般其接地电阻都应不超过0.5欧）。
而按照目前电力系统的建设实际，结合国家相关的防雷法规，对于电厂、电站而言，由具备丰富施工经验、具备国家主管机构防雷颁发的相应资质条件（含企业设计、施工资质证以及个人资格证）的专业防雷工程服务商来承担相应的防雷系统工程亦是大多数电力企业的首选。
第二部分四川百石坤达电子工程有限公司介绍
四川百石坤达电子工程有限公司系主要从事综合防雷工程设计与施工、电源、防雷产品销售与维护、安全防护系统、空气净化及节能工程实施为主体的高科技企业。
自成立以来，公司秉承“凝聚科技动力、创造客户价值”的企业理念，致力于为通信、电力、金融、医疗卫生、市政、交通等行业的客户提供优质产品和品牌服务，目前已发展为西部地区防雷工程及节能环保领域颇具影响的知名企业。
●人员公司始终以德才兼备、踏实耕耘为选才标准，拥有防雷、UPS、弱电系统专家15人，中级技术职称人员25人，大专以上专业技术骨干30人。
丰厚的技术底蕴、高效的人才结构是公司不断发展壮大的根基。
●配置完善的配置是客户服务的硬件保证。
公司拥有600平方米的主办公服务区；1000平方米的生产加工基地；12辆商务及工程作业专用车；数十台套现代办公设备；数百台套测试仪表和工（机）具，能最大限度地满足客户的各类需求。
●资信成功没有偶然，发展没有极限。
一个个坚实的工程、上万台套可靠运行的设备充实着公司的资信与荣誉殿堂。
公司拥有国家气象局颁发的防雷工程专业设计乙级资质证和防雷工程专业施工乙级资质证，四川省公安厅颁发的计算机信息网络系统安全工程设计施工登记证，相关技术人员还具有防雷工程设计、施工个人资格证，是客户值得信赖的专业防雷企业。
●服务高素质的技术队伍、一流的工程配备、齐全的技术标准规范、科学的服务管理模式造就了公司全方位地为各行业客户提供合理、合法、优质、安全的各种技术服务能力。
第三部分四川百石坤达电子工程有限公司防雷工程实施优势介绍
1.丰富的电力系统工程实施经验
对于大多数电力系统的电站、电厂而言，都是建在一些地理位置相对偏远、施工条件恶劣的山区或河谷地区。
在这些地方从事防雷工程施工有别于一般的防雷工程施工，他存在着对恶劣施工环境的适应、自然环境的保护、对于其他分项目工程的配合等多方面的协调问题。
对此，我公司有着众多电力系统防雷工程的实施经验。
到目前为止，我公司相继在深圳、乐山、三明、中山、珠海等地的电力行业客户以及贵州、甘肃等省外恶劣施工环境下的接地及综合防雷保护工程提供了优质完善的工程服务，施工能力倍受客户认可。
对于环境保护问题（主要是接地系统的建设）我公司着力于与建设单位及相关环境保护、林业管理部门进行妥善协调，遵从当地相关主管部门提出的环境、资源保护原则，细化自身的设计、施工方案，在实施的众多工程中都获得了上述管理部门的高度认可。
2.可靠的后勤保障与精干高效的专业防雷队伍
完善的后勤保障是实施防雷工程的硬件保证。
省内著名防雷专家提供技术支持，同行业领先的专业技术人才队伍；
市中心600多平方米的集团主办公区，300多平米的防雷工程技术中心；
高新区1000多平米的生产与售后服务基地；
12辆商务接待与防雷工程作业专车；
数百台套防雷工程测试仪表和工（机）具；
数百本防雷工程规范与技术资料；
数十台套现代化办公设备；
完善的配套设施为公司实施防雷工程提供了强有力的后勤保障与丰富的设计资源，确保了防雷工程规范合理的实施。
3.完善的售后服务
工程完工不是销售的终结，我们将以完善的售后服务体系塑造一种竭诚服务客户的态度，一种为客户创造更为价值的企业理念。
服务内容：
售后服务中心设24小时报障；
物料部保障多起故障同时发生之物料供给；
成都市区报障响应时间为4小时，省内其他各地不超过24小时；
对于防雷工程实行雷雨季节前后的不定期巡检、维护；
开设客户防雷工程维护常识培训；
专业防雷网站提供最新防雷资讯、国内防雷动态及最新防雷技术知识；
第四部分电力系统综合防雷工程主要实施标准
1、DL/T621-1997《交流电气装置的接地》
2、DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
3、GBJ-65-83《工业与用电力装置的接地设计规范》
4、GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
5、SDJ63-82《电力建设安全工作规程》
6、DL/475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》
7、国电2000-9-28《防止电力生产重大事故的二十五项安全要求》
8、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
9、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）
第五部分电力系统综合防雷接地系统材料选择
目前国内防雷行业实施地网工程主要选择下述几种接地体材料。
1、传统接地材料
传统的接地材料一般使用钢管、角钢、圆钢、圆铜做垂直接地体，圆钢、扁钢做水平接地体。
但这些传统的接地材料使用时间长了以后会存在弊端，如：
传统金属接地极的接地电阻随气候、土壤潮湿程度的变化会发生大幅度的起伏；并且随着时间的推延,腐蚀也增大,接地电阻不断增大，所以使用寿命短。
常规金属接地体无法解决高土壤电阻率和超高土壤电阻率地区的接地问题。
普通降阻剂对土壤的有污染，且经不起大电流冲击，易烧焦成块使用寿命短,。
传统材料的降阻效果有限，因此需要比较大范围的空地面积来完成地网，施工周期长，工程量大，施工费用高。
2、非金属接地模块
非金属低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之间的接触电阻，具有优良的吸湿保湿能力，通过不断地释放电解物质改善周围土质条件,使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐腐蚀性增强，因而保证地网能获得低的接地电阻和较长的使用寿命。
其特点为：
耐大电流冲击、阻值不增大、也无变硬、发脆、断裂现象；
接地电阻低而稳定，不会受季节或气候的影响发生大的波动；
强吸湿、保湿、接地电阻低、比相同尺寸的金属接地体低22%-40%；
单个低阻接地极的工频接地电阻值仅为土壤电阻率值的（11～18）%；
无毒无害不污染空气、水源和土壤，不含对人体有害和污染水源、土壤、环境的铅、锌、铜、镍、镉、鉻、汞、砷等八种重金属和放射性有害物质；
耐腐蚀、无毒害、使用寿命长、安装方便；使用寿命长达50年以上；
在高土壤电阻率地层接地，能有效地降低接地电阻；
可用于沙漠地区和常年冻土带等恶劣地质条件。
第六部分110KV高地变电站地网整改设计
据现场勘察，结合地网可使用场地及地勘阻值报告等综合因素，我公司针对高地变电站地网改建设计如下：
一、设计及实施参考标准
1、DL/T621-1997《交流电气装置的接地》
2、DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
3、GBJ-65-83《工业与用电力装置的接地设计规范》
4、GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
5、DL/475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》
6、国电2000-9-28《防止电力生产重大事故的二十五项安全要求》
7、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
8、99（03）D501-1《建筑物防雷设施安装》
二、总体设计方案
1.地网整体实施情况概述:
由于110KV变电站如果发生回路故障，电流会通过地网入地。
根椐GB第2.0.8-1规定确定变电所接地装置的形式和布置时,应尽量降低接触电势和跨步电势,小接地短路电流系统发生单相接地时,一般迅速切除故障,此变电所及电力设备接地装置的接触电势和跨步电势,应符合下列公式要求:
Ej=50+0.05ρb（2.0.8-1）EK=50+0.2ρh（2.0.8-2）
为保证地面工作人员人生安全,降低因故障电流、雷电流通过地网入地时地表产生的水平电势差造成工作人员因跨步电压造成伤亡。
因此地网宜采用星型结构（即用垂直接地体与水平接地体相结合的复合接地体），从而使各接地单元泻流平均表面电势差较小,完全能达到规范要求。
一般情况下，垂直接地体采用非金属接地模块相结合的方式，水平接地体采用镀锌圆钢，同时添加降阻剂，并采用深井辅助的方式能有效降低接地电阻。
2.设计理论依据：
为了达到降低接地网接地电阻之目的，首先需要从理论上研究降低接地电阻的方法。
由公式R=ρε/C可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，一是增大接地体几何尺寸，以增大接地体的电容C；二是改善地质电学性质，减小地的电阻率ρ和介电系数ε。
接地网是在接地系统的基础，由接地环（网）、接地极（体）和引下线组成，以往常有种误解，把接地环作为接地的主体，很少使用接地体，在接地要求不高或地质条件相当优越的情况下，接地环也能够起到接地的作用，但是通常的情况下，这是不可行的，接地环可以起到辅助接地地作用，主导作用是用接地体来完成的。
决定接地电阻大小的因素很多，下面先来分析一下计算传统地网接地电阻的公式（仅以接地环接地时）。
式中：
Rg=ρ/2π㏑KL/dt
ρ-------------土壤电阻率（Ω.m）；
d（m）------------接地体直径；
L--------------水平接地体总长度；
t（m）------------接地体埋设深度（m）；
K---------------与接地装置有关的系数。
一般情况下，传统的接地方式在土壤电阻率已经确定的情况下，要想达到设计要求的电阻首先必须有足够的接地面积。
有数据表明，要降低接地电阻只有扩大接地面积，每扩大4倍的接地面积，接地电阻会降低一倍。
然而，根据本次工程要求，对于接地网的施工只能在站内实施，也就是说其接地面积已经受到限制。
因此只能考虑通过其他方式在现有场地内进行工程实施。
从式中可以看出，接地体的材质选择和埋设深度成为主要考虑的方向。
要在此条件下达到低电阻的要求，就必须采用一些非常规的接地材料，以提高地网的接地效能。
比如使用非金属接地模块、降阻剂、接地深井，无疑成为了变电站接地网改造的首选。
三、工程概括及特点
1、工程名称
110KV高地变电站接地网改造工程。
2、工程内容
按照设计要求变电站主接地网的工频接地电阻不大于0.5Ω。
3、现场勘测
从现场勘测的情况看，该站位于茂名市水东镇高地村附近，整个变电站面积约为6000平方米。
整体地形较为平坦，但土质情况不是很好，场地的土壤电阻率约为800欧·米左右，场地内现有110KV变压器两台。
目前站内水平网已经完成施工，但接地电阻仍然大大高于0.5欧的要求。
结合我公司多年变电站接地网施工经验，对于该变电站的接地网整改，在场地条件有限的情况下，除了使用常规金属接地材料之外，主要还应通过接地深井（提高接地体的深度），结合非金属接地模块（高效强力降阻）和降阻剂（改良土质，提高土壤导通性）的联合降阻方式才能使整个变电站的接地电阻达到要求。
4、工程特点
设计特点：
充分考虑据雷电流的泻放，解决跨步电压和接触电压的问题，在保持站内原水平网设计的基础上，同时做好深井的施工，确保接地电阻值达到≤0.5Ω的要求。
工程特点：
安全第一，质量第一。
施工规范，配合监理要求，严格按照电力规范DL/T621-1997接地标准安全施工、文明施工。
四、施工设计方案
1.认真贯彻执行DL/TE21-1997交流电气装置的接地行业标准。
按地理、地貌结合实际变动接地材料和施工工艺。
2.由于目前站内已经按原设计图纸将水平网敷设完毕，但接地电阻仍不理想，且该站内已无其他可做水平网的空地。
因此，我公司总体主要考虑采用其他降阻方式。
3.为了进一步提高并稳定降阻效果，还应当在变电站站内的最外围沿在施工地水平敷设75个强力非金属降阻模块。
型号为BSGD-G2型（600X210X60），达到降低阻值的目的。
地沟的开挖根据现场土质情况可采取人工与机械开挖相结合的方式。
4.结合空地处土壤电阻率情况，以及现场实际情况，在站内靠变电站围墙边缘选择土壤电阻率较低的地方向站外方向分别打6口50米的深井，以达到均衡站内地网阻值及长期保持阻值稳定的目的。
5.在新增接地系统的地沟内添加降阻剂。
型号为BSGD-G6型，数量为10吨。
降阻剂的添加按产品性能要求，与相应比例的水进行调和后再人工添加。
6．用Ф16的热镀锌圆钢（长度约500米）作为统一的水平接地体，同时用20根6mm×63mm×2500mm的热镀锌角钢作为垂直接地体，以桥架方式将降阻模块、深井、以及热镀锌角钢有效焊接连接，形成一个新建地网，然后再分别8点用同规格的热镀锌扁钢将新建地网与站内原接地网连接，从而形成一个统一的接地网，以提高泄流效果。
7.按改建设计要求，完善站内局部区域的水平接地体、垂直接地体在站内的并网，达到≤0.5Ω的要求。
五、施工工艺简介
1、接地模块的施工
BSGD-G2型强力降阻物理性接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之间的接触电阻，具有优良的吸湿保湿能力，使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐腐蚀性增强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿命。
接地电阻低而稳定，单个低电阻接地极的工频接地电阻值仅为土壤电阻率值的（11～18）%；
无毒无害不污染空气、水源和土壤，不含对人体有害和污染水源、土壤、环境的铅、锌、铜、镍、镉、鉻、汞、砷等八种重金属和放射性有害物质；
具有优良的吸湿保湿能力，通过释放电解质改善周围土壤的导电特性,接地电阻不断减小而趋于长期稳定，从而能获得低而稳定的接地电阻；耐腐蚀，使用寿命长达50年以上；
耐大电流冲击、阻值不增大、也无变硬、发脆、断裂现象；
可用于沙漠地区和常年干汗地带等恶劣地质条件。
具体埋设的方法为模块顶端距地面为0.8米，模块与模块之间的距离为大于5米。
模块和模块之间用40mm×4mm热镀锌扁钢将模块连接起来。
同时添加降阻剂，模块埋设时，填土夯实并浇水，如下图：
2、深井的施工
①、钻井操作。
根据要求在作业面钻6口50米的ф150的孔，并用循环水充分清孔，清除孔内的塌陷沙土和钻进残留的植物胶等杂物；
②进管操作。
按照施工要求连接垂直接地体和连接导管，并逐节下管达到要求深度，定位紧固；
③灌浆操作。
按照施工要求将搅拌好的降阻剂通过注浆泵和导管从深井底部灌注入深井，令深井内的积水排出，直至降阻剂稠浆涌出为止
④注浆操作。
清理深井口，开挖井口至地网下300~500mm，用锚固水泥封井口，待30~60分钟后，锚固水泥凝固完成以后，用高压注浆泵强行向井内注浆，令降阻剂沿底下岩土缝隙渗透入土壤，并使深井内降阻剂灌注密实；
⑤地网连接。
将成型的接地深井与地网圆钢电气连接，连接方式应为电焊，焊接长度应满足接地规范所要求；
⑥同步测量，要求每设置一根深井，用测试仪分段测量，以确认接地改造效果，测量的电流极与电压极分别为2D和1D（D为地网对角线长度）并据此调整施工措施，以求达到接地改造的设计要求。
回填施工，开挖的所有部分应用原土回填，如开挖原土质量不合乎使用要求，应另外取土回填。
六、施工准备
6.1材料清单
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
水平接地体
热镀锌圆钢Φ16
米
500
2
垂直接地体
6mm×63mm×2500mm热镀锌角钢
根
20
3
降阻剂
BSGD-G6型
吨
10
4
接地深井
L=50m，DH40钢管
口
6
5
物理性接地模块
BSGD-G2型
个
75
6.2设备清单
序号
机械设备名称
数量
要求
1
中型挖机
1台
2
交流电焊机
2台
3
切割机
1台
6.3资料报审
施工前向监理递交如下材料：
开工报告；
材料清单；
产品检验报告；
施工图；
公司资质（企业法人营业执照，防雷工程设计、施工证书等）；
监理方要求提供的其它资料。
6.4其它准备
开工前提供项目所有联系人名单、主要联系人电话（手机），保证通讯畅通和联络方便，同时就近租房或搭临时工棚，专人负责伙食，按组织结构图配置现场施工人员。
土质量不合乎使用要求，应另外取土回填。
七、施工安排
7.1施工进度安排，总体工程周期不超过15天。
7.2施工工序
1根据施工图施工；
2沿线通过人工或机械挖土槽方（宽0.8米，深0.8米）；
3水平接地体的敷设（深0.8米）、采用电焊焊接；
4接地深井施工；
5引上线、集中接地装置与地网的焊接；
6整个地网连通自测；
7申请地网的测试、验收。
6.3施工要求
8本工程接地系统要求接地电阻R不大于0.5欧姆，工程施工必须认真贯彻DL/T621-1997交流电气装置的接地行业标准。
9接地网施工与土建基础施工同时进行，应允许利用桩基内的主钢筋，以及综合楼框架里的主钢筋，与接地网可靠相连。
（具体施工要求详见设计施工说明）
10水平接地体埋设于原土层埋深0.8米，地网四角外缘应做成圆弧形，圆弧半径>5米。
11主接地网敷设时如与设备基础冲突，可对敷设尺寸作适当调整。
12主地网所有交叉点均应焊接相连，所有焊接点均应采用沥青包裹，所有接地体均应热镀锌处理。
接地体焊接的长度符合双面焊接要求。
13回填土时，用西软土分层捣实，在回填前做好隐蔽部分的检查验收，经监理单位质检后方可掩埋。
14水平网采用￠16热镀锌圆钢作为水平接地体，用63mm*6mm（长度为2500mm）的热镀锌角钢和XS型非金属接地模块作垂直接地体，并用XS型物理性降阻剂包裹水平接地体，同时再设置6口50米的接地深井共同组成主接地网。
新网建成后，再用同规格的热镀锌圆钢以及角钢与变电站原有的旧接地网进行联接。
两组地网连接后的接地电阻值不大于0.5欧。
7.3安全管理
严格执行电力施工三防，安全要点：
15禁穿木屐、拖鞋、高跟鞋及不佩带安全帽进入施工现场
16焊工作业时应遵守电焊操作规程，严禁无证人员操作；
17挖掘机作业时其作业半径内不准人员进入，严防挖机伤人事件发生；
18防止塌方事件，沟内作业时沟上至少留有一人监护安全，必要时采取相关塌方的防护措施；
19挖土机行走或者作业时，严禁任何人在伸臂及挖斗下逗留，严禁人员进入斗内，不得利用挖斗递送物件；
20挖土机暂停作业时，应将挖斗放到地面上，不得使其悬空；
21场内作业时，注意坑洞、铁钉、高空抛物等安全隐患；
22严禁带小孩进入施工现场作业。
八、质量监控
百年大计，安全第一。
确保瞬时强雷电流能够正常均匀泻放；根据现场土质条件推荐采用金属接地体、非金属接地模块、深井法结合降阻剂等综合降阻方式来构建地网，以确保地网使用寿命长（30年），接地电阻值随时间的推移趋向低而稳定。
我公司将有针对性的实行跟踪服务，协助用户方提出解决方案。
你还很年轻，将来你会遇到很多人，经历很多事，得到很多，也会失去很多，但无论如何，有两样东西你绝不能丢弃。
一个叫良心，一个叫理想。
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