2-2牵引供电工程变配电所接地施工技术

2-2牵引供电工程变配电所接地施工技术1工艺概况及技术特点1.1接地技术概况将电力系统或电气装置的某一部分经接地材料连接到接地装置称为“接地”。接地是防止人身受到电击，保障电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，防止雷击和防止静电损害的基本措施。接地按作用一般可分为保护接地、工作接地及防雷接地三种。保护接地的主要作用是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾、防止静电损害设备的正常运行；工作接地是通过接地构成工作回路，保证电力系统及电气、电子设备的正常运行；防雷接地是指过电压保护装置或设备的金属结构的接地，它是在遭受雷击时，构成雷电泄流回路从而对所属保护范围的人身及设备进行保护，如避雷器的接地、避雷针构架的接地等。接地技术已用于电力、电信、铁道、机械、冶金、石油、化工、气象、工民建等行业及国防工程。在施工上，开发了深孔爆破、压力灌注、水下施工、地下牵引等新工艺；在材料上，研制了铜包钢、降阻耐腐蚀接地合金、接地导电混凝土等新产品。1.2工艺概况及技术特点铁路牵引供电系统是三相/单向供电系统，单向供电系统为一地一线。变配电所的接地系统施工可分为接地网施工、接地母线安装及设备与构件接地施工三部分。本工艺介绍的工序主要包括：施工前接地网电阻评估、接地网敷设、接地母线安装、设备及构件接地连接、接地电阻测量、接地网降阻处理等。为减少施工成本投入，合理安排施工，根据现场实际地质条件及其它情况进行评估，在必要时提请设计单位对初步设计方案进行优化处理，所以在本工艺编写时介绍了施工方法、相关的接地网理论知识、对接地网接地电阻进行评估和运用部分接地新材料进行降阻处理的施工方法，便于施工作业技术人员能提高相关理论知识，指导现场施工生产。2适用范围本施工工艺适用于铁路电力牵引供电系统牵引变电所、配电所、分区所、开闭所、V亭所、AT所的接地装置施工；也适用于单个接地装置或单个构架、支架或设备接地施工；铁路电力供电系统变电工程接地施工可参照本工艺实施。3引用标准（1）铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009—98）。（2）《铁路电力牵引供电施工质量验收标准》（TB10009—98）。（3）《电力设备预防性试验规程》（DL/T596—96）。（4）《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150—2006）。（5）《铁路电力施工规范》（TB10207—99）。（6）《铁路电力牵引供电施工技术安全规则》（TBJ408—87）。（7）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ6—88）。4基本术语及定义（1）接地网：接地网是接地系统的基础，由接地环（带）和接地极（体）组成。接地环一般也称为水平接地体，接地极也称为垂直接地体。接地环起辅助接地作用，接地体起主导接地作用。（2）接地电阻：接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比，称为流散电阻。电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为接地装置的“接地电阻”，即等于接地线的电阻与流散电阻之和。一般接地线的电阻很小，可以略去不计，因此可以认为接地电阻等于流散电阻。（3）接触电压：接地的金属结构和地面上相隔一定距离处一点间的电位差。此距离通常等于人体最大的水平伸臂距离，约为0.8m。（4）跨步电压：地面一步距离的两点间的电位差，一步距离取最大电位梯度方向上0.8m的长度。5工艺原理5.1施工前接地网电阻评估（1）接地电阻计算公式。以水平接地体为主，且边缘闭合的复合接地体，其接地电阻可按下式计算：42106.1ln24hdLLSRW（Ω）式中RW——复合接地体的接地电阻（欧）；S——接地网的总面积（平方米）；L——接地体的总长度，包括垂直接地体在内（米）；d——水平接地体的直径或等效直径（米）；h——水平接地体的埋设深度（米）；ρ——土壤电阻率。（2）土壤电阻率的测量方法。在这里介绍四极法使用接地网电阻测试仪器（简称地阻表）测量土壤电阻率的测试方法：ρ=2πaR式中ρ——该地区土壤电阻率（Ω·m）R——地阻表的读数（Ω）a——探针与探针之间的距离（m）上法所得的电阻率，可近似认为是在探针被插入之间区域内的平均土壤电阻率。5.2接地网敷设将接地极及接地带按照设计图纸进行安装并进行焊接。5.3接地母线安装接地母线安装是指将室内接地干线及电缆沟接地干线与接地网进行可靠连接。5.4设备及构件接地连接将需要进行接地的构件如：砼杆、设备构支架、网栅、母线悬吊装置、瓷件连接螺栓等与接地网进行连接及焊接。将各类需要接地的设备如：牵引变压器、高压断路器、隔离开关、二次屏柜、电流互感器、电压互感器等与接地网进行连接或焊接。在牵引变电所内一般还要求将地网通过钢轨、信号扼流变压器与接触网回流线相连接。5.5接地电阻测量（1）20米/40米法。该方法适用于对简单接地体的接地电阻的测试，接地体电阻布线方法见图1。简单接地体（E）电压极（P2）电流极（C2）图120米/40米法测试简单接地体电阻布线方法（2）5D/0.5法。变电所、配电所、AT所、开闭所、分区所由于接地网装置彼此的屏蔽作用属于复杂接地体，不能使用20/40米法进行测试，可使用5D/0.5法进行测试，其接地网电阻布线方法见图2。电流极电压极图25D/0.5法测试接地网电阻布线方法电流极与接地网边缘之间的距离d12，一般取接地网最大对角线长度D的4～5倍，以使其间的电位分布出现一平缓区段。在一般情况下，电压极到接地网的距离约为电流极到接地网的距离的50～60%。测量时，沿接地网和电流极的连线移动三次，每次移动距离为d12的5%左右，如3次测得的电阻值接近即可。（3）30°夹角法。电压极、电流极也可采用如附图3的三角形布置方法。一般取d11=d12≥2D，夹角θ≈30°。接地网≥2电流极电压极≥25.6接地网降阻处理当接地网电阻达不到设计要求时应报请设计进行处理。一般的降阻措施有以下几种：（1）增大接地网面积，外引接地网。（2）增加垂直接地体，但由于接地极之间有屏蔽作用，此方法很有限。（3）人工改善土壤电阻率，换填低土壤电阻率的材料。图330°夹角法测试接地网电阻布线方法（4）在电阻率随地层深度增加而减小较快的地质上可采用深埋接地体。（5）在有适宜水源的地方敷设水下接地网。（6）利用自然接地体，充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结构物，以及上下水金属管道等自然接地体。（7）把建筑物内所有金属物与地网进行等电位连接。6工艺流程及操作要点6.1工艺流程变配电所接地施工工艺流程，见图4。6.2操作要点6.2.1施工前接地网电阻评估（1）根据测试公式对土壤电阻率进行测试。不同土质的电阻率参考数据见表1。（2）根据设计图纸及所测量到的土壤电阻率对接地网电阻计算后进行评估。一般牵引变电所地网电阻设计为0.5Ω，变配电所设计在4.0Ω左右，用计算评估值与设计值进行比较，将该结果反馈给设计，提请设计进行处理。表1各种土质的土壤电阻率参考数据序号名称含水量土壤电阻率（Ω·m）备注1花岗石2.07×1052碎石、砾石（2.0～4.0）×1033砂子干的2.5×1034砂子湿的2.0～4.0×1025黄土干的（湿的）2.5×103（1～2×102）6多石土壤4.0×1027含沙粘土含有75%水分（按重量计）2.5×1028黑土湿的1.9×1029混合土（粘土、石灰石、碎石）1.0×10210粘土0.6×10211沙质粘土0.8×10212砂土3.0×10213陶土含有20%水分（按体积计）（0.4～0.8）×102施工调查及准备接地施前评估方案需优化报请设计处理YN接地网敷设测试电阻是否达到要求报请设计处理N设计确定应处理地网进行处理Y接地母线敷设N设备及构支架接地结束图4变配电所接地施工工艺流程图序号名称含水量土壤电阻率（Ω·m）备注14园地含有20%水分（按体积计）0.5×10215捣碎的木炭0.4×10216泥炭0.2×1026.2.2接地网敷设（1）施工技术人员向现场作业人员进行技术交底，确定地网施工的技术要求、施工方案。（2）施工技术人员确定接地网网络路径，并用石灰标识。（3）制作接地极，材料一般为角钢，先将材料按需要长度进行切割，把一端削尖，另一端焊接一段约20厘米的加强角钢，便于击入。（4）现场作业人员沿施工标识路径进行开挖，一般从变配电所一侧平行向另一侧开挖接地网沟，并将弃土统一放于沟一侧，以便接地网敷设。（5）用水准仪测定已挖好的、有代表性的沟标高，其深度应满足设计标高。（6）按每条均压带的长度将扁钢在地面沿沟首尾相接焊成一整根，同时按设计图纸要求打入接地极，并保证有一棱角与沟平行。在接地极极难打入的坚石土壤地带，可用钻孔设备进行钻孔，再将接地极放入孔内打入夯实。（7）把焊接好的整根均压带调直，由多人将其竖直放入地线坑紧贴坑底内，然后分段回填一些细土，并保持其直立。（8）将均压带与均压带、均压带与接地极进行焊接，其搭接焊必须牢固，焊接质量应符合相关技术标准要求。（9）所有接地母线接头在安装结束后，均应清除焊碴及锈蚀，并刷漆防腐。6.2.3接地母线安装（1）在接地网引入的高压室、电容室墙壁及电缆沟沟壁上打孔，预埋引入接地母线。（2）把焊接好的扁钢刷漆，放在电缆沟沿上。（3）从电缆沟的一个终端开始，把接地母线分段放于沟内电缆支架预埋件的上沿，将其紧贴沟壁，点焊在预埋件上。（4）接地母线点焊后，用电焊把它们的接头焊好。（5）安装高压室、控制室、电容室的接地母线时，先将各段母线置于预埋件上或接地母线支持点上，母线点焊在一起后放下进行调直，平整后再进行焊接。（6）所有接地母线接头在安装结束后，均应清除焊碴及锈蚀，并进行刷漆防腐。6.2.4设备及构件接地连接（1）安装前的准备工作。1）平直扁钢接地线，除锈并刷漆。2）用手扳葫芦或其它机械设备将圆钢拉直，除锈并刷漆。3）制作墙上安装的设备接地线，煨弯、钻孔、除锈、镀锡。4）开挖室外构、支架及设备接地线入地点至接地网的沟坑。5）用圆钢制作设备支架至接地线之间连接用的L形接地连接配件。（2）构支架接地线安装。1）测量接地线敷设长度，按要求将其置于指定位置，上端留够焊接长度，下端沿沟坑弯曲引至接地网。2）调整接地线使其垂直，用细铁丝把接地线上下端绑扎在电杆上，与电杆密贴。3）焊接接地线和接地网，然后再焊接电杆钢箍一侧。接地线与接地网和钢箍的搭接长度应符合技术规定。4）拆除绑扎铁丝，接地线应紧贴电杆壁上，否则应调整接地线入地部分的长度或角度。5）对于变电所H型进线架构，其接地线应在距地面500mm处设置断线卡子，以便分别测量变电所和电力线路的接地电阻。断线卡子通常以JB-1型并沟线夹代替，接地线的连接部分应搪锡。6）设备支架的接地线焊接好后，应用L形圆钢连接件将支架与接地线直接连接的铁配件焊接在一起，其一般均应焊接于铁配件的下沿处如：隔离开关的操动机构、避雷器动作记录器的抱箍或托架、绝缘子横担等。7）为便于运行中检修，室外各隔离开关在焊接接地线时，应在其操动机构固定支架上焊上一接地螺栓以便安装临时接地线用。接地螺栓一般采用M12×40螺栓，配以双平垫圈及蝶形螺母。（3）室内墙上设备接地线安装。1）按技术要求测量室内各网栅间隔主接地线的长度，下料并煨弯。2）把加工好的主接地线竖直立起安放至预定位置，先焊好与接地母线连接侧，调整使其垂直后，再焊接与设备连接侧。焊接时，接地线与墙壁之间应垫薄铁皮防护，避免弧光将墙壁烧黑。3）分别测量各分支接地线的长度，下料、煨弯、焊接。各分支接地线在煨弯和焊接时，应保证所有煨弯部分的弯曲方向一致。一般应遵循下列原则：①设备接地线从其接地螺栓或底座固定螺栓以最短距离引至主接地线。②支持绝缘子的接地线按其底座长轴是水平还是垂直设置来确定分支接地线的引出方向，一般采取水平设置水平引出、垂直设置垂直引出的方式。③同一分支接地线有两个以上设备并联接地时，分支接地线应从距主接地线最远的设备引来。④各主接地线和分支接地线应分别地直接引至接地干线或主接地线上，严禁利用设备本体串接接地线。（4）地面上设备接地线安装。1）按施工要求安装地面及基础上设备的接地线时，下料长度应充分考虑各弯曲部分的长度