6KV輸電線路防雷接地工程方案設計

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1、總述
1.1 雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險過電壓損害線路上的設備。雷電災害如同暴雨、颶風一樣都屬于氣象（自然）災害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會安全和經(jīng)濟發(fā)展的六大災害。
1.2 一般而言，雷電災害具有突發(fā)性、多樣性、復雜性、破壞性和選擇性等特點。隨著現(xiàn)代化高新技術產(chǎn)品基礎---電子技術的迅速發(fā)展和廣泛運用，雷電災害跟蹤而至，還呈現(xiàn)出新的特點：受災面大大擴展，特別容易侵入與高新技術最密切的領域，損失和危害程度大大增加。在雷電災害防御方面，縱觀人類防雷歷史，已有兩個多世紀，從建筑物防雷發(fā)展到供電防雷、電氣和電子設備防雷，現(xiàn)在已進入第四個階段即現(xiàn)代微電子設備防雷。防雷技術和產(chǎn)品，也隨著現(xiàn)代高新技術發(fā)展得到顯著發(fā)展，除傳統(tǒng)的避雷針引雷攔截技術外，已擁有消散消減、屏蔽隔離、抑制分流、疏導均衡等電位、優(yōu)化接地泄放和雷電控測定位預警等技術，并相應研制出多種高科技的隔離裝置、電涌保護器、高效防腐降阻劑等設備、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預警系統(tǒng)設備，這都為有效防御治理雷電災害奠定了技術和物質(zhì)基礎。

1.3 工業(yè)化和科技的進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，這也為雷電防護提出了大量新的問題?！办o電抵抗”、“電磁干擾”、“熱島效應”等等的問題都有待進一步去研究和結(jié)局。近十多年來圍繞這些問題人們進行了不懈的努力，提出了許多新的防雷理論，研制出一大批新的防雷器件、設備和材料，開發(fā)出許多全新的雷電防護技術。我國于1994年頒布了新的《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-1994，該規(guī)范參考了大量國際標準，對原有的規(guī)范做了大量的修改，無論從指導思想、技術要求還是技術措施上講都處在國際領先地位，這也標志著我們國家對雷害的重視。

2、現(xiàn)場勘察
2.1 施工現(xiàn)場實景拍攝
2.2 通過察看現(xiàn)場，現(xiàn)需要為輸電線路做兩組1歐姆的獨立防雷接地，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獨立地網(wǎng)并聯(lián)接地。
2.3 經(jīng)技術人員現(xiàn)場勘驗，基本情況如下：
兩組接地分別位于礦場東、西位置，場地較為平整，兩處空地尺寸都長約45米，寬約40米左右。據(jù)地質(zhì)勘查報告顯示，現(xiàn)場土地主要是由石灰?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，使接地阻值達到要求小于1歐姆。

3、設計依據(jù)
3.0《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB50169-2011
3.1《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》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和絕緣配合》DL/T620-2012
3.4《雷電電磁脈沖的防護》 IEC 6I312
3.5《過電壓保護器》 IEC 61643
3.6《低壓配電設計規(guī)范》 GB 50054-95
3.7《工業(yè)與民用電力裝置的過電壓保護設計規(guī)范》 GBJ 64-83
3.8《電子設備雷擊保護導則》 GB 7450-87
3.9《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》 GB 50169-92
4、設計方案
4.1 參照GB50169-2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(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到要求時，采用外擴接地網(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。”
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)量計算：
設N為要達到的接地電阻設計值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)設計接地電阻；
ρ為土壤電阻率；
N為離子棒數(shù)量；
k為系數(shù)
當：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，設計接地電阻R=1Ω。
共計離子棒套數(shù) =56（根）
4.4 接地網(wǎng)長度計算：
根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，現(xiàn)場接地環(huán)境不是很好，難以達到應有接地效果，考慮實際采用離子接地棒和降阻劑，降阻劑每袋為25KG。
4.5 現(xiàn)通過牛頓迭代法計算接地網(wǎng)長度：
土壤電阻率ρ為1366Ω?m，埋設深度H=9米，形狀系數(shù)A=-0.18，接地電阻設計要求R=1Ω
計算得出L=200米
4.6 最終設計方案為：接地網(wǎng)采用長度為200米的環(huán)型獨立接地，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行連接，將降阻劑鋪撒至接地坑，進行回埋，再與現(xiàn)場已有的兩組地網(wǎng)進行可靠連接，最終形成為四個獨立地網(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、價優(yōu)的復合超導防雷接地產(chǎn)品，其復合超導的防腐蝕率，從而保證地網(wǎng)穩(wěn)定高效的運作。該離子棒總長9m，特點如下：
  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)是導電離子，靠導電離子導電，電極單元還將不斷的向周圍土壤中釋放導電離子，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，外置離子導電劑能緊密包裹，同時對電極單元有緩釋作用；
   5.1.4 安全性高：本接地裝置設計有泄流環(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；
   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，鍍銅層各點厚度為0.254mm以上。特點如下：
   5.2.1 耐腐蝕性強，使用壽命長達50年以上;
   5.2.2 具有優(yōu)良的導電性能，自身電阻遠遠低于常規(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、巖石等復雜地質(zhì)條件下的接地。特點如下：
   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，達到電極長度的十到幾十倍，達到潛深接地降阻的效果；
   5.3.3導電防腐：本改良劑的pH值為8，中性略微偏堿，對接地體有鈍性保護、緩蝕保護和覆蓋層保護作用；其次，本改良劑含鋅及其化合物，對接地鋼材還具有陰極保護作用。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。本改良劑導電性不受酸、堿、鹽及溫度、濕度條件影響，不會因地下水位下降或天氣干旱而降低導電性；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：
是利用化學反應（燃燒）時產(chǎn)生的超高熱來完成的焊接法。由于化學反應速度非常快，產(chǎn)生的熱量極高，且可以集中有效的傳導至熔接部位使導體連接起來；更無需其它任何外加熱能，因此是用于連接金屬導線的最佳的方法。放熱反應的一般公式是：3Cu2O+2Al→Al2O3+3Cu+熱量（2735?C）是利用活性較強的鋁把氧化銅還原，整個過程需時很短（僅數(shù)秒），反應所放出的熱量足以使被焊接的導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：
   5.5.1 焊接點的載流能力（熔點）與導線的載流能力相等。
   5.5.2 因為焊接點是焊接而成的，所以是永久性的，不會老化。
   5.5.3 焊接是一種永久性的分子結(jié)合，不會松脫。
   5.5.4焊接點象銅一樣不受腐蝕性產(chǎn)物的影響。
   5.5.5 焊接點能經(jīng)受反復次的大浪涌（故障）電流而不退化。
   5.5.6 焊接方法簡單，培訓容易。
   5.5.7 供焊接用的材料很輕，攜帶方便。
   5.5.8 進行焊接時，無需外接電源或熱源。
   5.5.9 從外觀便能檢驗焊接的質(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：
施工準備→測量放點→鉆孔機鉆孔→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)接地電阻測試
6.2 水平接地體安裝：
施工準備→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→中間驗收→高效降阻劑回填→溝槽回填