6KV输电线路防雷接地工程方案设计

文章出处：本站人气：483发表时间：2022-11-11

1、总述
1.1 雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。
1.2 一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产品基础---电子技术的迅速发展和广泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点：受灾面大大扩展，特别容易侵入与高新技术最密切的领域，损失和危害程度大大增加。在雷电灾害防御方面，纵观人类防雷历史，已有两个多世纪，从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷，现在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷。防雷技术和产品，也随着现代高新技术发展得到显著发展，除传统的避雷针引雷拦截技术外，已拥有消散消减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位预警等技术，并相应研制出多种高科技的隔离装置、电涌保护器、高效防腐降阻剂等设备、器件和产品，出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备，这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础。

1.3 工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步去研究和结局。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。

2、现场勘察
2.1 施工现场实景拍摄
2.2 通过察看现场，现需要为输电线路做两组1欧姆的独立防雷接地，与输电线路地网可靠连接，与现有的两组接地最终形成四个独立地网并联接地。
2.3 经技术人员现场勘验，基本情况如下：
两组接地分别位于矿场东、西位置，场地较为平整，两处空地尺寸都长约45米，宽约40米左右。据地质勘查报告显示，现场土地主要是由石灰岩组成，土壤电阻率为1.366KΩ·m，施工难度大，所以现需采用深井接地配合离子接地、水平接地体、高效物理降阻剂配合使用，使接地阻值达到要求小于1欧姆。

3、设计依据
3.0《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2011
3.1《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150－2012
3.2《交流电气装置的接地》DL/T-621-2011
3.3《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-2012
3.4《雷电电磁脉冲的防护》 IEC 6I312
3.5《过电压保护器》 IEC 61643
3.6《低压配电设计规范》 GB 50054-95
3.7《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》 GBJ 64-83
3.8《电子设备雷击保护导则》 GB 7450-87
3.9《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB 50169-92
4、设计方案
4.1 参照GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.10说明：“在高土壤电阻率地区，接地装置的接地电阻很难达到要求时，采用外扩接地网、深井接地极、多层接地或电解离子接地极等措施来降低接地电阻。”
4.2 降阻方案分析：
我们采用回填降阻剂和打深井的方法来降低土壤电阻率和接地电阻。所以选用一种离子接地棒。
4.3 离子棒数量计算：
设N为要达到的接地电阻设计值R所需的防腐电解地极的数量，由公式：
其中：R0为原地网的接地电阻；
R为地网设计接地电阻；
ρ为土壤电阻率；
N为离子棒数量；
k为系数
当：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
土壤电阻率ρ=1366Ω•m，k取5,R0=70Ω，设计接地电阻R=1Ω。
共计离子棒套数 =56（根）
4.4 接地网长度计算：
根据现场勘察情况，现场接地环境不是很好，难以达到应有接地效果，考虑实际采用离子接地棒和降阻剂，降阻剂每袋为25KG。
4.5 现通过牛顿迭代法计算接地网长度：
土壤电阻率ρ为1366Ω•m，埋设深度H=9米，形状系数A=-0.18，接地电阻设计要求R=1Ω
计算得出L=200米
4.6 最终设计方案为：接地网采用长度为200米的环型独立接地，共两组。其中使用钻井法将离子接地棒放置深9米的钻孔中，作为垂直接地极，配合高效降阻剂，水平接地极采用-40×4镀铜扁钢，在接地坑内将垂直埋入的离子接地棒通过放热焊接进行连接，将降阻剂铺撒至接地坑，进行回埋，再与现场已有的两组地网进行可靠连接，最终形成为四个独立地网并联接地。
环形主接地网示意图（一组）：

5、材料说明
5.1.垂直接地体
离子接地棒是一种高效、价优的复合超导防雷接地产品，其复合超导的防腐蚀率，从而保证地网稳定高效的运作。该离子棒总长9m，特点如下：
  5.1.1 降阻高效：采用多层降阻结构，在有限区域达到最佳综合降阻效果；
   5.1.2 接地电阻稳定：内置长效缓释剂，主要物质是导电离子，靠导电离子导电，电极单元还将不断的向周围土壤中释放导电离子，改善接地体周围的土壤，接地电阻随季节变化影响较小；
   5.1.3 使用寿命长：电极单元内外均做防腐处理，外置离子导电剂能紧密包裹，同时对电极单元有缓释作用；
   5.1.4 安全性高：本接地装置设计有泄流环结构，能有效降低大电流，保障地面人员安全；
  5.1.5 安装不需要水：特别适合于野外、高山、戈壁滩等缺水的施工现场；
   5.1.6 安装非常方便：纳米碳电极单元可竖直安装，开挖量少;
   5.1.7 绿色环保：本接地装置所用的一切材料均无毒无污染。
5.2水平接地体
铜扁钢是由电镀技术在低碳钢上电镀纯度为99.9%以上的电解铜而成，镀铜层各点厚度为0.254mm以上。特点如下：
   5.2.1 耐腐蚀性强，使用寿命长达50年以上;
   5.2.2 具有优良的导电性能，自身电阻远远低于常规材料;
   5.2.3 适用于不同湿度、温度及PH值的土壤条件;
   5.2.4 对比传统上采用纯铜材料接地，成本大幅度下降。
5.3土壤改良剂
   土壤改良剂致力于接地降阻的整体方案。尤其适用于戈壁滩、岩石等复杂地质条件下的接地。特点如下：
   5.3.1 速效降阻：埋入地下后，该产品释放到土壤中，可以很快发生作用，特别是在高土壤电阻率地区，降阻效果尤其明显。使用本降阻剂，可使原接地极降阻60%～90%；
   5.3.2 潜深接地：释放到土壤中，可以逐渐深入到土壤的深处，达到电极长度的十到几十倍，达到潜深接地降阻的效果；
   5.3.3导电防腐：本改良剂的pH值为8，中性略微偏碱，对接地体有钝性保护、缓蚀保护和覆盖层保护作用；其次，本改良剂含锌及其化合物，对接地钢材还具有阴极保护作用。因而采用本改良剂包裹接地极，不仅能够降阻，而且还能有效地防止地网腐败。
   5.3.4 接地稳定：土壤改良剂改良土壤性能，保证了接地电阻无论气候条件、无论季节变化或者降雨变化等，均可保证接地电阻稳定。本改良剂导电性不受酸、碱、盐及温度、湿度条件影响，不会因地下水位下降或天气干旱而降低导电性；采用本改良剂包裹的接地极（体、线）制作的地网，受气象、季节、环境、土壤等因数影响较小，Rmax/R≤1.36，接地阻值稳定。
5.4 放热焊接：
是利用化学反应（燃烧）时产生的超高热来完成的焊接法。由于化学反应速度非常快，产生的热量极高，且可以集中有效的传导至熔接部位使导体连接起来；更无需其它任何外加热能，因此是用于连接金属导线的最佳的方法。放热反应的一般公式是：3Cu2O+2Al→Al2O3+3Cu+热量（2735˚C）是利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时很短（仅数秒），反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。
5.5 放热焊接工艺作业的优点：
   5.5.1 焊接点的载流能力（熔点）与导线的载流能力相等。
   5.5.2 因为焊接点是焊接而成的，所以是永久性的，不会老化。
   5.5.3 焊接是一种永久性的分子结合，不会松脱。
   5.5.4焊接点象铜一样不受腐蚀性产物的影响。
   5.5.5 焊接点能经受反复次的大浪涌（故障）电流而不退化。
   5.5.6 焊接方法简单，培训容易。
   5.5.7 供焊接用的材料很轻，携带方便。
   5.5.8 进行焊接时，无需外接电源或热源。
   5.5.9 从外观便能检验焊接的质量。
   5.5.10可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢
6、施工工艺
6.1 深井及接地极施工工艺流程：
施工准备→测量放点→钻孔机钻孔→垂直接地体安装→高效降阻剂回填→并入主接地网→接地网接地电阻测试
6.2 水平接地体安装：
施工准备→沟槽土石方开挖→水平接地体安装（防腐处理）→垂直接地体安装→中间验收→高效降阻剂回填→沟槽回填