结合某接地工程浅谈特殊场所的接地技术_secret

1、PAGE PAGE 7结合*一、二期工程接地施工浅谈特殊场所的接地技术摘要：在岩石地区及城市狭窄地区等特殊环境的接地装置施工时，要达到规定的接地电阻要求，施工过程是很困难的。因为施工空间小或场地电阻率高，必须采用特殊的施工工艺技术、材料来实现。本文介绍宝钢*工程应用的几种施工方法。关键词：特殊环境 接地 施工方法引言随着电子技术的发展和计算机应用的普及，为保证系统安全、可靠的运行，对接地系统的要求越来越高，而在岩石地区及城市狭窄地区等特殊环境的接地装置施工过程中要达到规定的接地电阻要求，施工过程常常很困难。因为施工空间小或场地电阻率高，必须采用特殊的施工工艺技术、材料来实现。舟山港*港区宝钢矿

2、石一期项目矿石输送工程工程地址位于浙江省嵊泗县泗礁岛西南约1.5km处的*岛，主要用于宝钢进口矿石的大船(25万吨级)减载、分装小船以进入长江口。卸船、装船泊位布置在*南侧，堆场布置在*南侧海岙内，炸山填海形成。我公司负责的电气工程包括一座35kV总降、3座6kV分变电所、2台堆取料机及相应的皮带机和控制系统。一期于2001年底投产。为适应宝钢生产能力的提高，于2005年3月*二期开始施工，主要增加一座35kV总降、5座6kV分变电所、4台堆取料机等。由于*所处地区大部分为岩石地基，给接地施工带来一定难度，我们在*工程一期、二期接地施工中采取了一些特殊技术措施。1岩石地区的爆破制裂、压力灌降阻

3、剂法爆破接地技术是近年发展起来的降低岩石地区接地装置接地电阻的新技术。通过爆破制裂，在裂缝中安装接地极，再用压力机械降阻剂浆料压入裂隙中，从而起到改变较大范围的土壤导电性能的目的，相当于扩大土壤改性范围，以期达到预想的结果。采用爆破制裂、压力灌降阻剂法降低接地电阻的原理主要是通过爆破制裂形成的裂隙可将岩石中固有的节理裂隙贯通，在裂缝中安装接地极，采用压力方法向裂缝中灌注降阻剂形成一个低电阻率通道，裂隙通道可通向较远处，相当于扩大了接地体的尺寸。试验和模拟计算表明，一般爆破制裂产生的爆纹可达m直至数十米远。在压力灌降阻剂后，形成了低阻通道，有利于电流通过裂隙中的降阻剂散流到外部岩石。同时，该降阻

4、剂也可随着降水过程雨水或地下水向深处渗透，并形成树枝效应，更有利于接地装置的泄流效果。爆破接地技术的成功与否，效果大小很大程度取决于爆破时形成的贯通性裂缝网的大小。因此特别适合于有一定硬度的岩石地质区，如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区。硬度稍差的各种石岩、片岩地区，土壤干燥时电阻率极高，爆破时更容易形成裂隙。这些裂隙网用降阻剂材料填充后，形成一个明显的低电阻率区域的泄流通道。通过爆破改造，形成接地电阻低的接地基础。应用降阻剂，土壤得到改良，等效增加了接地极尺寸，从而有效增大了接地装置的散流面积，使接地电阻大大降低。以3#变电所接地施工为例。3#变电所在后方生活区内，周围均为岩石地基，设计

5、采用接地桩采用镀锌角钢，设计接地电阻要求不大于4。根据此要求，我们采用了爆破制裂、灌降阻剂法。由于岛上缺乏压力灌注设备，因此只采用回填降阻剂的施工方法。采用岩石爆破后，形成接地桩孔，在安装接地桩回填杂土后，由于岩石的导电率差，经测试接地电阻远大于4，达不到设计要求。回填降阻剂以降低接地电阻，降阻剂采用泥土、食盐、石灰混合物，添加食盐可提高泥土的导电率，石灰起到固结食盐的作用。按照泥土：食盐：石灰1：0.2：0.1的比例均匀搅拌而成，接地桩孔形成2m直径、4m多深的圆孔，回填降阻剂后加以密实，再将接地桩打入接地桩孔，增强了接地桩与回填降阻剂的接触面，并将接地网与建筑物基础钢筋网连接起来，水平接地

6、体施工后也用泥土回填，有效地降低了接地电阻。经测试单根接地极的接地电阻为2.5，满足了设计要求。见图1。 泥土石灰食盐（食盐含量不少于20） 泥土地坪水平接地体接地桩100020008005003000图1 接地示意图此方法较为简单、方便，我们还应用到35kV总降0.2、2#变电所2.2,实践证明是可行的。需要注意的是：在用石灰、盐做降阻剂时，稳定性不足，容易随水土流失，在*导航站的施工中，由于导航站位于98m高的山顶，随雨水的冲刷，2年后就出现接地电阻增高现象，施工完时1.9,2年后测得11,这时必须选择长效降阻剂。2利用建筑物的结构体接地。根据美国电气施工规程（NEC）规定，允许使用混凝土

7、中包着的接地电极。在这里的接地电极可以是钢筋混凝土中的钢筋，为什么有这样的情况呢？这是由于钢筋混凝土乍看像硬石头，但它比普通岩石的吸水性大，在湿润状态下电阻率相当低（见表1），湿的混凝土的电阻率比普通土壤的电阻率还低。因此，在建筑物的基础混凝土的电阻率相当低，亦比周围土壤的电阻率低，所以即使存在混凝土，建筑结构体的接地电阻也较低。表1 混凝土的配合比与吸水率、电阻率关系表配合比(体积比)水泥：砂：石子吸水率%电阻率（m）1：3：64.9801：2：46.251.61：3：413.947.21：2：616.137.9根据三航勘探、设计院的经验，在海上利用钢桩内的钢筋接地是非常理想的。在*的1#变

8、电所的接地施工中，由于1#变位于海中的钢筋混凝土平台上，无法采用其它方法，我们采用了利用钢桩内的主钢筋接地，将接地干线与主钢筋用焊接引两点上至电气室做接地，实际测量接地电阻仅为0.1、0.2。根据此方法在狭窄地区施工,无法布置接地极的场所,可以考虑使用钢桩或深埋地下的基础中钢筋作为接地极来使用。3深埋接地极在堆取料机轨道接地施工中，由于施工区域是铁矿石堆场，地基是经过强夯的山皮石抛填层，电阻率很高，而堆取料机的接地要求为1，很难达到。故*一期设计采用10#槽钢（10m长）为接地桩，使接地桩穿过石抛层侵入海平面平均水位以下，每条堆取料机轨道下设14根接地极，每根接地桩的接地电阻要求不大于2。由于

9、地基是经过强夯的山皮石抛填层，并需钻孔10m深，难度较大。我们经过充分论证采用潜孔冲击法。潜孔冲击法在矿产钻探、水井和工程中广泛应用，尤其是提高硬岩层和卵石层钻进效率的有效方法，并可有效地减少钻孔弯曲。分为液动、气动和混合型三种，其中气动潜孔冲击器能获得大冲击功，质量较小的冲锤冲击力峰值瞬间可达数千牛至数万牛，使孔底岩石产生体积破碎，在山皮石抛层中成孔。采用常规的钻进工艺，速度慢，且无法采用稳定液护壁，孔壁稳定性差，易产生孔斜，出现塌孔、超径等现象。而采用气动潜孔冲击工艺钻进，是比较有效的方法。不但钻进速度快，而且对孔壁扰动小，易保证成孔的质量，故采用气动潜孔冲击工艺成孔。气动潜孔冲击工艺成孔

10、，主要施工机械设备有G-2A型机械动力头式工程钻机一台，W-9/7空气压缩机一台，WC-150潜孔冲击器一套，WC-110G潜孔冲击器一套，WC-85潜孔冲击器一套，G146内外平套管一套，液压振动锤一台。工艺流程：A、桩位确定；B、钻机就位，校正水平度及钻塔垂直度；C、WC-150潜孔冲击器开孔至一定深度；D、起钻、下G146套管护壁；E、WC-11或WC潜孔冲击器至设计孔深m；、起钻吊放接地桩，、拔套管、移位；、回填降阻剂，测试接地电阻值。经测试接地电阻值小于2，满足了设计要求，见表2。表2 堆取料机接地电阻测试记录序号接地极编号接地极长度（m）接地电阻值（）1A19.21.92A25.5

11、1.43A36.01.84A47.51.35A5100.36A68.00.87A78.01.38A8101.29A98.01.610A108.01.311A118.0112A128.01.913A136.50.614A146.50.84放热焊接与专用降阻剂的使用一期堆取料机采用深埋接地极的办法，虽然取得了较好的效果，但其施工困难、周期长，对整个施工工期影响较大。二期施工中，由于工期缩短和施工技术的提高，采用了先进的放热焊接技术，“放热焊接”是用一种反映性较强的金属（通常是铝），来还原另一种金属或金属氧化物。是由艾力高（CADWELD）有限公司于1938年发明的，它的铜基放热反应的一般公式是：3

12、CuO+2Al3Cu+Al2O3+热量(2537)理论上,CADWELD工艺的温度应是较高的，但是由于加了添加剂而使温度降低了，这一放热反应工艺用铝使铜基材料还原，见图2。它的最初用途是将讯号连接器（铜）焊接在铁路铁轨上。由于CADWELD焊接无需外部电源或热源，使铜/铜、铜/铝、铜/钢、铝/铝之间形成完美的分子联结，它的优点有：图2 放热焊接示意图(1)焊接点的载流能力与导线的载流能力相等；(2)因为焊接点是焊接成的，所以是永久性的，不会老化；(3)焊接是一种永久性的分子结合，不会松脱；(4)可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢包括不锈钢；(5)采用不同的模具，可用于连接导线/扁钢、导线

13、/钢轨等各种场合。正是由于以上的特性，我们在*二期的堆取料机的接地施工中采用了CADWELD放热焊接技术联结裸铜线与钢轨、铜包钢接地极。具体做法是在每台堆取料机下设37个铜包钢接地极（铜包钢接地极比镀锌钢棒耐腐蚀，比铜棒强度高），使用冲孔机冲出50mm的孔L=3500mm，先向孔内倒入约200mm的GEM25A降阻剂（GEM降阻剂是CADWELD的专用产品，它的主要成分是低电阻、非腐蚀性的炭灰电石等材料。它包含水泥成分，一旦安装将形成永久性的，免维护的接地电阻系统，不会被溶解和冲走），并同时加水，待其处于半干状态后，放入接地极（接地极与裸铜线需提前用CADWELD放热焊接技术联结好），然后，不断倒入GEM25A降阻剂和水，直至到洞口。最后，孔内引出的裸铜线与钢轨之间采用CADWELD放热焊接技术联结。降阻剂的用量为3包，每包25磅。实测值见表3表3 堆取料机接地电阻测试记录接地极编号接地电阻值（欧姆）15.325.836.345.655.566.675.484.894.6107.4117.7126.9135.2145.5156.25结论在特殊情况下的接地施工，应从降低接地电阻率和增加接地体的面