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6KV輸電線路防雷接地工程方案設(shè)計(jì)

文章出處：本站人氣：881發(fā)表時(shí)間：2022-11-11

1、總述
1.1 雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達(dá)數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計(jì)其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會(huì)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)害。
1.2 一般而言，雷電災(zāi)害具有突發(fā)性、多樣性、復(fù)雜性、破壞性和選擇性等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化高新技術(shù)產(chǎn)品基礎(chǔ)---電子技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，雷電災(zāi)害跟蹤而至，還呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：受災(zāi)面大大擴(kuò)展，特別容易侵入與高新技術(shù)最密切的領(lǐng)域，損失和危害程度大大增加。在雷電災(zāi)害防御方面，縱觀人類防雷歷史，已有兩個(gè)多世紀(jì)，從建筑物防雷發(fā)展到供電防雷、電氣和電子設(shè)備防雷，現(xiàn)在已進(jìn)入第四個(gè)階段即現(xiàn)代微電子設(shè)備防雷。防雷技術(shù)和產(chǎn)品，也隨著現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展得到顯著發(fā)展，除傳統(tǒng)的避雷針引雷攔截技術(shù)外，已擁有消散消減、屏蔽隔離、抑制分流、疏導(dǎo)均衡等電位、優(yōu)化接地泄放和雷電控測(cè)定位預(yù)警等技術(shù)，并相應(yīng)研制出多種高科技的隔離裝置、電涌保護(hù)器、高效防腐降阻劑等設(shè)備、器件和產(chǎn)品，出現(xiàn)了火箭與激光等人工影響雷電的裝置和雷電探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備，這都為有效防御治理雷電災(zāi)害奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.3 工業(yè)化和科技的進(jìn)步使得各種高層建筑和特殊用途建筑如雨后春筍般的拔地而起，這也為雷電防護(hù)提出了大量新的問題。“靜電抵抗”、“電磁干擾”、“熱島效應(yīng)”等等的問題都有待進(jìn)一步去研究和結(jié)局。近十多年來圍繞這些問題人們進(jìn)行了不懈的努力，提出了許多新的防雷理論，研制出一大批新的防雷器件、設(shè)備和材料，開發(fā)出許多全新的雷電防護(hù)技術(shù)。我國于1994年頒布了新的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-1994，該規(guī)范參考了大量國際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原有的規(guī)范做了大量的修改，無論從指導(dǎo)思想、技術(shù)要求還是技術(shù)措施上講都處在國際領(lǐng)先地位，這也標(biāo)志著我們國家對(duì)雷害的重視。

2、現(xiàn)場(chǎng)勘察
2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景拍攝
2.2 通過察看現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)需要為輸電線路做兩組1歐姆的獨(dú)立防雷接地，與輸電線路地網(wǎng)可靠連接，與現(xiàn)有的兩組接地最終形成四個(gè)獨(dú)立地網(wǎng)并聯(lián)接地。
2.3 經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，基本情況如下：
兩組接地分別位于礦場(chǎng)東、西位置，場(chǎng)地較為平整，兩處空地尺寸都長約45米，寬約40米左右。據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，現(xiàn)場(chǎng)土地主要是由石灰?guī)r組成，土壤電阻率為1.366KΩ·m，施工難度大，所以現(xiàn)需采用深井接地配合離子接地、水平接地體、高效物理降阻劑配合使用，使接地阻值達(dá)到要求小于1歐姆。

3、設(shè)計(jì)依據(jù)
3.0《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50169-2011
3.1《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》GB50150－2012
3.2《交流電氣裝置的接地》DL/T-621-2011
3.3《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》DL/T620-2012
3.4《雷電電磁脈沖的防護(hù)》 IEC 6I312
3.5《過電壓保護(hù)器》 IEC 61643
3.6《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50054-95
3.7《工業(yè)與民用電力裝置的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ 64-83
3.8《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》 GB 7450-87
3.9《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB 50169-92
4、設(shè)計(jì)方案
4.1 參照GB50169-2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》3.2.10說明：“在高土壤電阻率地區(qū)，接地裝置的接地電阻很難達(dá)到要求時(shí)，采用外擴(kuò)接地網(wǎng)、深井接地極、多層接地或電解離子接地極等措施來降低接地電阻?！?nbsp;
4.2 降阻方案分析：
我們采用回填降阻劑和打深井的方法來降低土壤電阻率和接地電阻。所以選用一種離子接地棒。
4.3 離子棒數(shù)量計(jì)算：
設(shè)N為要達(dá)到的接地電阻設(shè)計(jì)值R所需的防腐電解地極的數(shù)量，由公式：
其中：R0為原地網(wǎng)的接地電阻；
R為地網(wǎng)設(shè)計(jì)接地電阻；
ρ為土壤電阻率；
N為離子棒數(shù)量；
k為系數(shù)
當(dāng)：ρ＜200Ω?m，k取3
200≤ρ＜500Ω?m，k取4
500≤ρ＜1000Ω?m，k取4.5
ρ≥1000Ω?m，k取5
土壤電阻率ρ=1366Ω?m，k取5,R0=70Ω，設(shè)計(jì)接地電阻R=1Ω。
共計(jì)離子棒套數(shù) =56（根）
4.4 接地網(wǎng)長度計(jì)算：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，現(xiàn)場(chǎng)接地環(huán)境不是很好，難以達(dá)到應(yīng)有接地效果，考慮實(shí)際采用離子接地棒和降阻劑，降阻劑每袋為25KG。
4.5 現(xiàn)通過牛頓迭代法計(jì)算接地網(wǎng)長度：
土壤電阻率ρ為1366Ω?m，埋設(shè)深度H=9米，形狀系數(shù)A=-0.18，接地電阻設(shè)計(jì)要求R=1Ω
計(jì)算得出L=200米
4.6 最終設(shè)計(jì)方案為：接地網(wǎng)采用長度為200米的環(huán)型獨(dú)立接地，共兩組。其中使用鉆井法將離子接地棒放置深9米的鉆孔中，作為垂直接地極，配合高效降阻劑，水平接地極采用-40×4鍍銅扁鋼，在接地坑內(nèi)將垂直埋入的離子接地棒通過放熱焊接進(jìn)行連接，將降阻劑鋪撒至接地坑，進(jìn)行回埋，再與現(xiàn)場(chǎng)已有的兩組地網(wǎng)進(jìn)行可靠連接，最終形成為四個(gè)獨(dú)立地網(wǎng)并聯(lián)接地。
環(huán)形主接地網(wǎng)示意圖（一組）：

5、材料說明
5.1.垂直接地體
離子接地棒是一種高效、價(jià)優(yōu)的復(fù)合超導(dǎo)防雷接地產(chǎn)品，其復(fù)合超導(dǎo)的防腐蝕率，從而保證地網(wǎng)穩(wěn)定高效的運(yùn)作。該離子棒總長9m，特點(diǎn)如下：
  5.1.1 降阻高效：采用多層降阻結(jié)構(gòu)，在有限區(qū)域達(dá)到最佳綜合降阻效果；
   5.1.2 接地電阻穩(wěn)定：內(nèi)置長效緩釋劑，主要物質(zhì)是導(dǎo)電離子，靠導(dǎo)電離子導(dǎo)電，電極單元還將不斷的向周圍土壤中釋放導(dǎo)電離子，改善接地體周圍的土壤，接地電阻隨季節(jié)變化影響較??；
   5.1.3 使用壽命長：電極單元內(nèi)外均做防腐處理，外置離子導(dǎo)電劑能緊密包裹，同時(shí)對(duì)電極單元有緩釋作用；
   5.1.4 安全性高：本接地裝置設(shè)計(jì)有泄流環(huán)結(jié)構(gòu)，能有效降低大電流，保障地面人員安全；
  5.1.5 安裝不需要水：特別適合于野外、高山、戈壁灘等缺水的施工現(xiàn)場(chǎng)；
   5.1.6 安裝非常方便：納米碳電極單元可豎直安裝，開挖量少;
   5.1.7 綠色環(huán)保：本接地裝置所用的一切材料均無毒無污染。
5.2水平接地體
銅扁鋼是由電鍍技術(shù)在低碳鋼上電鍍純度為99.9%以上的電解銅而成，鍍銅層各點(diǎn)厚度為0.254mm以上。特點(diǎn)如下：
   5.2.1 耐腐蝕性強(qiáng)，使用壽命長達(dá)50年以上;
   5.2.2 具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，自身電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)材料;
   5.2.3 適用于不同濕度、溫度及PH值的土壤條件;
   5.2.4 對(duì)比傳統(tǒng)上采用純銅材料接地，成本大幅度下降。
5.3土壤改良劑
   土壤改良劑致力于接地降阻的整體方案。尤其適用于戈壁灘、巖石等復(fù)雜地質(zhì)條件下的接地。特點(diǎn)如下：
   5.3.1 速效降阻：埋入地下后，該產(chǎn)品釋放到土壤中，可以很快發(fā)生作用，特別是在高土壤電阻率地區(qū)，降阻效果尤其明顯。使用本降阻劑，可使原接地極降阻60%～90%；
   5.3.2 潛深接地：釋放到土壤中，可以逐漸深入到土壤的深處，達(dá)到電極長度的十到幾十倍，達(dá)到潛深接地降阻的效果；
   5.3.3導(dǎo)電防腐：本改良劑的pH值為8，中性略微偏堿，對(duì)接地體有鈍性保護(hù)、緩蝕保護(hù)和覆蓋層保護(hù)作用；其次，本改良劑含鋅及其化合物，對(duì)接地鋼材還具有陰極保護(hù)作用。因而采用本改良劑包裹接地極，不僅能夠降阻，而且還能有效地防止地網(wǎng)腐敗。
   5.3.4 接地穩(wěn)定：土壤改良劑改良土壤性能，保證了接地電阻無論氣候條件、無論季節(jié)變化或者降雨變化等，均可保證接地電阻穩(wěn)定。本改良劑導(dǎo)電性不受酸、堿、鹽及溫度、濕度條件影響，不會(huì)因地下水位下降或天氣干旱而降低導(dǎo)電性；采用本改良劑包裹的接地極（體、線）制作的地網(wǎng)，受氣象、季節(jié)、環(huán)境、土壤等因數(shù)影響較小，Rmax/R≤1.36，接地阻值穩(wěn)定。
5.4 放熱焊接：
是利用化學(xué)反應(yīng)（燃燒）時(shí)產(chǎn)生的超高熱來完成的焊接法。由于化學(xué)反應(yīng)速度非常快，產(chǎn)生的熱量極高，且可以集中有效的傳導(dǎo)至熔接部位使導(dǎo)體連接起來；更無需其它任何外加熱能，因此是用于連接金屬導(dǎo)線的最佳的方法。放熱反應(yīng)的一般公式是：3Cu2O+2Al→Al2O3+3Cu+熱量（2735?C）是利用活性較強(qiáng)的鋁把氧化銅還原，整個(gè)過程需時(shí)很短（僅數(shù)秒），反應(yīng)所放出的熱量足以使被焊接的導(dǎo)線端部融化形成永久性的分子合成。
5.5 放熱焊接工藝作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)：
   5.5.1 焊接點(diǎn)的載流能力（熔點(diǎn)）與導(dǎo)線的載流能力相等。
   5.5.2 因?yàn)楹附狱c(diǎn)是焊接而成的，所以是永久性的，不會(huì)老化。
   5.5.3 焊接是一種永久性的分子結(jié)合，不會(huì)松脫。
   5.5.4焊接點(diǎn)象銅一樣不受腐蝕性產(chǎn)物的影響。
   5.5.5 焊接點(diǎn)能經(jīng)受反復(fù)次的大浪涌（故障）電流而不退化。
   5.5.6 焊接方法簡(jiǎn)單，培訓(xùn)容易。
   5.5.7 供焊接用的材料很輕，攜帶方便。
   5.5.8 進(jìn)行焊接時(shí)，無需外接電源或熱源。
   5.5.9 從外觀便能檢驗(yàn)焊接的質(zhì)量。
   5.5.10可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼
6、施工工藝
6.1 深井及接地極施工工藝流程：
施工準(zhǔn)備→測(cè)量放點(diǎn)→鉆孔機(jī)鉆孔→垂直接地體安裝→高效降阻劑回填→并入主接地網(wǎng)→接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試
6.2 水平接地體安裝：
施工準(zhǔn)備→溝槽土石方開挖→水平接地體安裝（防腐處理）→垂直接地體安裝→中間驗(yàn)收→高效降阻劑回填→溝槽回填