高频干扰防护浅挖深埋接地施工工法

高频干扰防护浅挖深埋接地施工工法完成单位名称：中国一冶集团有限公司主要完成人：李德家贾隽姚艳霞1.前言在电气安装工程中，电气接地是实现安全生产的一种有效防护措施。根据电气设备及生产工艺要求，电气接地可以采取多种不同方式。高频干扰防护接地采用直立式接地最容易实现，但接地极根数多，接地体上端高频干扰点相应多，而且占地位置长。若采用水平板式接地体，则存在接地四周水平高频干扰，而且由于接地体必须深埋，开挖面积大，不容易实现。在这种情况下，如何既保证接地电阻阻值工程设计要求，又确保施工进度减少施工任务量是现场施工人员需要解决的问题。本工法所应用的高频干扰防护斜插深埋式接地施工方法等技术已申报国家专利。2.工法特点2.1高频干扰防护接地施工方法，其特征在于采用斜插深埋式接地板，将铜棒做接地极，每根铜棒与竖向夹角为15度左右，铜棒围绕铅垂线间对称圆形分布，占地面积小，开挖土方少，能够有效将高频干扰信号进行屏蔽并引入大地。2.2本工法在施工现场实施容易，既保证工程接地电阻阻值设计要求，又确保施工进度减少施工任务量，为其它类似系统接地要求提供了参考方法。3.适用范围本工法适用于电气安装施工现场接地系统的安装及调试，特别适用于工业场地受限、具有高频干扰电气设备（如高频熔接管机）的接地防护系统接地极的安装及调试。4.工艺原理从理论上分析，如果把垂直接地体近似为半球接地体，垂直接地网接地电阻的计算公式：式中：ρ为土壤的电阻率；L为垂直接地体的埋设深度。由公式可以看出，要降低接地电阻主要有两种途径，一是增大垂直接地体埋设深度；二是改善地质电学性质，减小土壤的电阻率ρ。在公式中，R与L成反比，为使R减小，L越大越好。但是如果对上式偏微分：可得出，随着L的增大，降阻率成反比下降，就是当L增大到一定程度后，基本上呈饱和状态，降阻率已趋近于零。垂直接地体的最佳埋设深度不是固定的，在设计中应按接地网的等值半径和区域内的地质情况来确定。由于接地装置由多根垂直接地体组成，当电流通过一个HYPERLINK"/search?word=-C%25H%3CU&fr=qb_search_exp&ie=utf8"接地体时，在HYPERLINK"/search?word=-C%25H%3CU&fr=qb_search_exp&ie=utf8"接地体周围会形成一个近似球体的泄流范围，若2个HYPERLINK"/search?word=-C%25H%3CU&fr=qb_search_exp&ie=utf8"接地体靠的太近，部分范围重合从而形成了相邻两个接地体的屏蔽作用，故安装规范要求接地体的间距一般为两个接地体的长度之和；当接地装置的敷设地方受到限制时，上述距离可以根据实际情况适当减小，但一般不小于垂直接地体的长度。根据上述原理，结合钻机钻孔施工技术的可实现性，工法采用的技术措施主要是：（一）采用斜插15度左右深埋方式，达到既增大相邻接地体间的距离，又不过多减少埋设深度的目的；（二）适当采用降低土壤电阻率的方法，达到降低接地电阻的目的。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1施工准备充分熟悉相关图纸及设计要求，根据图纸资料认真准备相应施工规程规范等技术资料；根据工程情况编写施工方案，对施工班组进行技术交底，将技术交底资料存档；对施工用各类机械设备进行检测，性能完好且准备齐全；根据图纸设计要求，清理施工现场场地杂物；在施工区附近设置泥浆池，准备好搅拌机，选择土质好、电阻率低的黑土作为灌浆料；施工用临时电源准备就绪，线路正确，安全防护措施到位。5.2.1定位、划线与沟槽开挖根据设计要求，对施工区域进行定位，利用米尺确定铜棒埋设点间的距离，用白石灰勾勒沟槽和接地极铜棒埋设位置和尺寸；为保证接地极与地表面的距离要求，利用挖土机进行地表面沟槽开挖，埋设铜棒接地极挖直径为1m、深度1m的圆形坑，各圆形坑之间开挖0.8m深弧形沟槽，弧形沟槽与引线沟槽连通（图1）；将沟槽底部进行人工平整，清理碎石块及杂物等。5.2.2接地极的安装在工程设计中，图纸资料将根据勘测的土壤地质条件设计接地极埋设根数、埋设深度和埋设距离，施工单位应安装设计要求准备相应的材料进行施工。以某工程高频熔接管机系统接地为例，设计采用每组5根直径10mm，长10m的铜棒做接地极，要求接地电阻小于2.5欧。根据现场施工条件，每根铜棒与竖向夹角为15度，5根铜棒间距为10~20米，5根铜棒围绕铅垂线间对称圆形分布。其具体实施采取如下步骤(图2）：利用角尺向外测量15度角度，用配置有直径为50mm钻头的钻机按照测量好的15度角度钻孔至10米深；在钻机钻孔的同时，用搅拌机搅拌泥浆，使其处于浓稠状态；抽出直径50mm的钻孔管，插入直径32mm的灌浆管；在灌浆管中间插入直径10mm，长10m的铜棒；用泥浆泵通过直径32mm灌浆管向孔内灌泥浆，同时向外抽灌浆管，直到完全抽出灌浆管；用类似方法完成每一组接地体施工；在沟槽底部敷设预先准备好的黑土料，厚度为10mm左右；在沟槽里敷设连接铜排，用氩弧焊机分别将5根铜棒焊接成一体，连接铜排经引线槽利用螺丝连接到接地箱的铜排上（图3）；用2根70mm2导线将接地箱的铜排用螺丝连接到相应的设备上。5.2.3安装复核和检测1、采用监理旁站的方式，对施工现场进行复核，检查焊接质量是否满足要求，沟槽杂物碎石是否清理干净；2、待泥浆干后，用接地电阻表测量接地电阻，电阻值应满足设计要求；3、及时填写隐蔽工程记录，交监理工程师审批签字。5.2.4土方回填将预先准备好的黑土料回填到沟槽中，厚度30～100mm为宜，回填过程中分层夯实；回填施工时开挖的土方，并分层夯实。6.材料与设备本工法所应用的主要机具及材料见表6-1主要材料及机具计划表6-1序号仪表及机具名称型号规格数量单位1氩弧焊机1台2搅拌机1台3钻孔机钻头ф501台4泥浆泵泥浆管ф321台5铜棒Ф10，L=10m5根6铜排根据设计要求1米7铜导线70mm22根8接地电阻表1块9灌浆料若干千克10角尺1把11米尺1把12挖土机1台7.质量控制7.1质量控制标准7.1.1依据国标《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006。7.1.2依据国标《交流电气装置的接地设计规范》GB50065-2011。7.2质量保证措施7.2.1高频干扰防护接地施工是一项隐蔽工程，应采用监理旁站的方式对施工过程进行监督、检查和确认；7.2.2接地装置连接应可靠，连接处紧密，无脱焊或接触不良现象；在进行连接铜排与铜棒的焊接时，应将连接铜排弯曲成半弧形状，使铜排与铜棒充分接触，增大接触面积，利用氩弧焊机进行焊接；引线铜排与接地铜排焊接时，要预留足够的搭接面积，并进行充分焊接。7.2.3接地装置应在不同处采用两根连接导体与室内总等电位接地端子板连接；7.2.4接地体敷设完后的土沟其回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等；外取的土壤不得有较强的腐蚀性；在回填土时应分层夯实。室外接地回填宜有100～300mm高度的防沉层。在石质地段或电阻率较高的土质区段应在土沟中至少先回填1OOmm厚的净土垫层，再敷接地体，然后用净土分层夯实回填。7.2.5待使用的各类电气摇测仪表已做定期检测，并在有效期内使用；7.2.6各种主要材料已到施工现场，质量合格，并已经向相关部门报验；7.2.7接地装置施工完工后，在连续三天晴朗天气条件下利用接地电阻测试仪检测电阻值，阻值符合设计要求；7.2.8隐蔽工程部分应有检查验收合格记录。8.安全措施8.1对上岗操作人员进行“三级”安全教育，建立施工安全生产管理制度，坚持班前安全交底并做好交底记录；8.2进行电气焊专业人员必须持证上岗，电气焊设备完好并配备相应灭火器具；8.3施工用电源接线正确，电动工具、钻机、搅拌机等使用前应做好检查，防止漏电、触电事故发生。8.4施工过程中作业人员必须戴好安全帽，穿工作鞋，操作时带手套，防止意外事故发生。9.环保措施9.1在进行加工制作时，要做好余料、废料的回收；9.2合理布置施工现场，试验设备摆放有序，做到文明施工；9.3在进行防锈涂漆时，要及时对油漆回收，避免污染环境。10.适用价值与效益分析由于电气接地可以采取多种不同方式，需要根据勘测设计、电气设备及生产工艺要求进行综合选择。接地体的最佳埋设深度不是固定的，在施工时应按照设计根据接地网的等值半径和区域内的地质情况来确定，在施工中以满足安装质量、节约施工成本为原则实施。采用浅挖深埋的施工方法，在施工成本方面，每套接地系统仅需1万元左右，而传统施工方法每套约需3万元左右，费用节约60%以上；在施工工期方面，每套接地系统只需要一周时间，而传统施工方法因涉及10m以上基坑，需要编制安全专项方案并经专家论证，周期在一个月以上，因而上述施工方法具有明显的技术优势。11.应用实例本工法在河南济源钢铁（集团）有限公司特殊钢大棒材工程、莱钢小棒工程、莱钢特殊钢系统产品升级技术改造项目炼钢工程、在西宁特钢、轧钢系统节能环保工艺装备升级改造工程-小棒材生产线系统工程等项目工程中得到成功应用。11.1莱钢特殊钢系统产品升级技术改造项目炼钢工程由于是电炉炼钢，对接地的要求更加高，因此用高频干扰防护浅挖深埋接地施工工法经济效益非常明显。该工程由于工程的特殊性，对接地端设计非常多，同时为了接地良好，对接地要求也较高，该项工程中经统计共作高频干扰防护浅挖深埋8处，每套系统经测算节约资金2万元，共节约资金16余万元；同时工期也提前很多，经统计使用该施工工法，每套系统可提前工期5天，该项工程仅仅接地这块就提前工期15天左右，为该项工程的顺利完成奠定了坚实的基础。11.2河南济钢120吨大棒电气安装工程开、竣工时间为2012年4月6日～2013年6月30日；该工程使用了三套高频干扰防护浅挖深埋装置，使用效果良好，所有接地极都符合国家相关规范要求，而且方便、快捷。