白市水電站接地網阻抗偏高故障分析與處理

曾義

摘 要：接地網是水電站設備組成的重要部分，對于保證水電站電氣設備可靠運行和生產人員人身安全具有極其重要的作用。本文詳細介紹了白市水電站接地網故障的產生原因和處理過程，以此案例為基礎，提供分析和處理水電站接地網故障的經驗，保證水電站設備和人員的安全。

關鍵詞：接地網；銅質緩釋型離子接地裝置；銅覆鋼絞線；固定樁；下沉模塊

中圖分類號：TM934.7 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0121-01

引 言

白市水電站位于貴州省黔東南苗族侗族自治州天柱縣白市鎮上游約2.8km處，距天柱縣縣城30.0km。白市水電站屬于二等大（2）型工程，于2011年三臺機組全部投產發電。根據《水力發電站接地設計技術導則》（NB/T35050-2015），為了保證人身和設備的安全，白市水電站接地網阻抗設計要求為：設計值≤0.45Ω。自該電站投產以來，技術人員每年對其全廠接地網阻抗進行測試，其歷年阻抗值均為0.7Ω左右，大于該電站安全穩定運行的要求值。因此，需要對該水電站現有接地網進行處理，使其阻抗值達到設計要求，確保該水電站設備和人員的安全。

1 原因分析

白市水電站接地網屬于大型接地網，是由多個子接地網連接而成的。其中主要包括進水口壩段水庫水下接地網、大壩接地網、泄洪閘壩段水庫水下接地網、主廠房接地網、尾水渠接地網、右消力池接地網、左消力池接地網、開關站（GIS室）接地網和出線平臺接地網等。自發現接地網阻抗偏高后，為了消除干擾并提高測量精度，接地網阻抗實測時，技術人員均以電流極-電壓極三角布極法進行測量。

基于接地網歷年測試數據，結合對現場土壤電阻率的測量與分析，借助于CDEGS軟件，技術人員對白市水電站接地網接地阻抗進行了模擬分析（如表1），并得出了接地網接地阻抗仿真計算結果：土壤電阻率為1600Ω·m，河水電阻率為65.6Ω·m，接地阻抗值0.746∠5.16Ω。

軟件模擬計算出接地阻抗值為0.746Ω，與技術人員實際測試值極為吻合。根據以上檢測及分析，技術人員確定造成白市水電站接地網阻抗值偏高的原因可能是：①各子接地網之間電氣連通性差；②垂直接地體偏少或接地網面積偏小。

2 處理過程

2.1 各子接地網之間電氣連通性檢查

針對白市水電站各子接地網的情況，技術人員開展了主要接地網電氣連通性測試。其中包括以下9項測試：進水口壩段水庫水下接地網與大壩接地網之間電氣連通性測試、泄洪閘壩段水庫水下接地網與大壩接地網之間電氣連通性測試、進水口壩段水庫水下接地網與主廠房接地網之間電氣連通性測試、主廠房接地網與尾水渠接地網之間電氣連通性測試、尾水渠接地網與右消力池接地網之間電氣連通性測試、右消力池接地網與左消力池接地網之間電氣連通性測試、主廠房接地網與開關站（GIS室）接地網之間電氣連通性測試、開關站（GIS室）接地網與出線平臺接地網之間電氣連通性測試、主廠房接地網與大壩接地網之間電氣連通性測試。

通過檢測發現，白市水電站接地網整體性以及各子接地網電氣連通性良好，各子接地網之間的鍍鋅扁鋼連接牢固，無銹蝕、斷裂現象。

2.2 垂直接地體偏少或接地網面積偏小處理

處理方案：針對垂直接地體偏少，可以在大壩下游河灘兩岸設置外延射線水平接地體，并間隔安裝高效降阻的銅質緩釋型離子接地裝置。針對接地網面積偏小，可以在大壩上游設置水下接地網。力求通過增加垂直泄流和擴大接地網面積縱深相結合的方式，以實現白市水電站接地網阻抗達到設計要求（設計值≤0.45Ω），確保該水電站設備和人員的安全。

（1）大壩下游河灘兩岸設置外延射線水平接地體

在大壩下游河灘兩岸各敷設一條外延射線型水平接地體，其距離為600m。外延射線型水平接地體采用185mm2銅覆鋼絞線，沿大壩下游河灘岸邊敷設，埋設深度0.6m，為防止被盜，整條外延射線型水平接地體地溝回填后，表層0.2m用混凝土澆筑。在兩條外延射線型水平接地體上間隔100m安裝銅質緩釋型離子接地裝置，以充分發揮深井離子接地裝置的高效降阻性能。外延射線型水平接地體與電站原有接地網之間設置2個連接點，右消力池接地網和泄洪閘壩段接地網（6#泄洪閘處）各1個連接點，采用185mm2銅覆鋼絞線進行連接，且采用放熱焊接連接。為了保證外延射線型水平接地體的連接可靠性，兩條外延射線型水平接地體之間橫向加強連接，間隔敷設距離為200m左右，共3根，采用185mm2銅覆鋼絞線，且橫向加強連接的銅覆鋼絞線沉入下游河床底部。

（2）大壩上游設置水下接地網

若單靠增加外延射線型水平接地體，很難保證白市水電站接地網阻抗達到設計要求（設計值≤0.45Ω）。因此，可考慮利用大壩上游水庫河水電阻率低、水位穩定、散流性好等特點，將水平接地極引入上游水庫底部，以增大整個接地網面積。上游水庫死水位及以下高程敷設水下接地網，水下接地網接地體采用185mm2銅覆鋼絞線。設置規模約為400m×700m，其中縱向約700m，橫向約400m，網格尺寸約為100m×100m，網格數量28個。水下接地網在上游水庫兩岸設置固定樁以進行固定，此外，水下接地網網格中間設置下沉模塊以固定水下接地體，防止流水沖刷，下沉模塊安裝間距約為50m。大壩上游水下接地網與電站原有接地網之間設置4個連接點，4個連接點都設置在開關站（GIS室）接地網的龍門架上，采用185mm2銅覆鋼絞線進行連接，且采用放熱焊接連接。

3 結 論

施工完成后，測試新建接地網與原接地網之間電氣連通性良好，其中包括：新建上游水庫水下接地網與開關站接地網連之間電氣連通性測試，共4個點；新建下游外延射線型接地網與右消力池接地網之間電氣連通性測試，共1個點；新建下游外延射線型接地網與泄洪閘壩段水庫水下接地網之間電氣連通性測試，共1個點。

施工完成后，依據《接地裝置工頻特性參數的測量導則》（DL/T475-20017）規范要求，采用大型地網異頻測試儀對白市水電站接地網電阻進行測試。其測試結果為：上游庫區電阻值：0.67Ω；尾水電阻值：0.7Ω；主壩體：0.72Ω；全部連網電阻值：0.418Ω；滿足設計要求（設計值≤0.45Ω）。

收稿日期：2018-9-22

作者簡介：曾 義（1979-），男，工程師，本科，主要從事電力檢修、電力工程等工作。