1、引言

慧聰安防網訊 對於大多數山區水電站來說,一般都存在著土壤電阻率偏高,場地狹小,土層薄且土質大多為風化石、砂子,有的甚致根本沒有土層,完全為石頭。土壤電阻率高達2000--3000Ω.m,有的甚致高達5000--8000Ω.m,因而給水電站的接地造成了許多困難,使許多山區水電站接地電阻嚴重偏高,如浙江某座裝機達40000kw的水電站接地電阻高達10Ω;還有一些中小型水電站的工頻接地電阻高達數十歐,或上百歐。山區水電站所在的地方,往往是雷電活動強烈的地方［1］,由於水電站的接地電阻偏高,對防雷造成了極為不利的影響。如避雷器動作後由於殘壓疊加上接地電阻上的壓降後,會使加到發電機等電氣設備上的電壓高而危及發電機等電氣設備的絕緣。或者當雷電流入地時,電氣設備外殼或接地引下線上產生較高的“反擊”

過電壓而向二次線產生反雲。同時也會在雷電流入地時衝擊電位升高,產生嚴重的衝擊電而幹擾而影響微機保護、綜合自動化係統的安全運行。近年來因為接地不良產生的雷電打壞主設備、打壞微機保護等控製設備的事故在中小型水電站時有發生,因而應對中小型水電站的接地問題引起充分的重視。進行認真的研究和探討,找到有效降低山區小電站接地裝置接地電阻的措施,做好山區水電站接地的降阻改造工作,保證水電站安全運行。

2、山區水電站接地電阻偏高的原因分析

山區水電站一般接地電阻偏高的原因主要是以下原因造成的:

（1）土壤電阻較高造成,山區的土壤電阻率一般都偏高,特別是南方山區水電站的土壤電阻率一般都在2000--3000Ω.m,嚴重的甚致高達5000Ω.m。如我們在浙江某山區水電站四周測量土壤電阻率,低的為800Ω.m,大多在2000Ω.m.高的地方甚致達6000Ω.m。因接地裝置的接地電阻與土壤電阻率成正比,接地裝置麵積一定時,土壤電阻率愈高,接地裝置的接地電阻也就愈高,降阻難度也就愈大。

（2）土層薄,地質條件差,山區水電站處的土質一般為風化石土壤,或碎石土壤,土層薄,一般不足30cm,大多地方為岩石沒有土層,由於土層薄,就影響水平接地體和垂直接地體的埋深,經檢查山區水電站接地裝置的水平接地體的埋深一般都不到30cm,有的浮在地表;由於土層薄,垂直接地體打不下去，其深度一般都不到50cm。由於接地體浮在地表,一方麵由於上層土壤土質鬆散,接地體不能與大地緊密接觸,造成接觸電阻大,且因土壤幹濕度易變化,而造成接地體的接地電阻不穩定［2］。另一方麵由於上層土壤含氧量高,接地體易發生吸氧腐蝕,而使接地體與周圍土壤之間的接觸電阻增大。同時,由於腐蝕還會造成接地網裂解使部分設備失去接地。

（3）場地狹小,使接地網麵積偏小,一般山區水電站都在山穀中,場地狹小,這就使水電站的接地網嚴重偏小。有的甚致沒有地方建接地網,如浙冮某水電站,由於受場地限製,發電機廠房就建在山洞內,戶外110kv開關站則小得可憐,不到1000m2,這就給接地降阻帶來非常大的難題,因為一般情況下,接地裝置的工頻接地電阻由下式決定:

（1）式中:R—接地裝置的工頻接地電阻,Ω;ρ—土壤電阻率,Ω.m;s—地網麵積,m2。

從（1）式可以看出接地裝置的接地電阻,與土壤電阻率ρ成正比,與接地網的麵積的開方值成反比,山區水電站由於土壤電阻率高,土質差,土層薄,接地體埋深不夠,地網麵積小,這就是造成接地電阻偏高的主要原因。

3、山區水電站的接地設計與降阻措施

（1）設置水下地網對於山區水電站,沒有大麵積的陸地建設地網,但一般都有可以利用的水域,特別是一些水電站一般都有用某蓄水的水庫,可以在水庫設置水下接地網。設置水下地網前應測試出水電電阻率和水庫的水麵麵積，以及豐水期和枯水期的水域麵積，計算出接地電阻的最大值和最小值。水下接地網對降低接地電阻往往是非常有效的。水下地網的網孔大小一般以15m15m為好。水下地網應選用Ф14熱鍍鋅的圓鋼為好。在施工時可在岸上焊好後沉到水底,有條件時可在水庫的周邊可以設置岸邊接地網，岸邊地網應埋在泥土內並用垂直接地極固定。

（2）對於河道式水電站或沒有大型水庫的水電站,可能沒有大的水域設置水下地網,但此時可以沿河道向上、下遊在2000m範圍之內在河道的兩邊設置河岸接地網。河岸接地網因為河流常年濕度較大，土壤電阻率一般較低,對降接地電阻非常有效，我們利用河岸接地網成功地改造了許多水電廠和變電所的接地都取得了很好的降阻效果。河岸接地網一般應在20—30m設置一道跨河橫線同時起到水下地網的作用。在河岸每10—15m設置垂直接地極進行固定。

（3）充分利用自然接地體因為在中小型水電站中一般都有大量的自然接地體可以利用,比如水壩、廠房、引水管等,最好是在設計時就首先考慮到接地問題,把這些自然接地體可靠的連接為一可靠的整體，並預留連接點。在設計自然接地體時對於自然接地體的底部和周邊可以用導電水泥進行處理以加強自然接地體與周圍土壤或山岩的接觸。另外在水泥道路的底部也可用導電水泥進行處理以加強其降阻效果。

（4）在合適的地方設置外延接地,在水電站2000m範圍以內認真進行勘探、測量土壤電阻率,找土壤電阻率較低的地方做外延接地。對外延接地要經嚴格的跨步電壓計算,防止外延處跨步電壓傷人。且外延接地的場所要選擇在不易被破壞的地方。要有很好的保護措施,防止在運行時被破壞掉。外延地網與主地網的聯接要可靠,要采取多條聯接線聯接。

（5）利用降阻劑和其它的降阻材料進行降阻［3］,特別是對外延接地可施加降阻劑進行降阻,但在降阻劑的使用時一定要選擇降阻性能好,無腐蝕,性能穩定的降阻劑進行降阻。比如我們就曾使用GPF-94高效膨潤土降阻劑結合外延接地成功地解決了許多大、中型接地裝置的降阻問題,其中就有一些小型化的城市變電所的接地,都取得了較好的降阻效果。另外,對一些電氣設備的基礎和與變電所聯接的道路,或變電所的部分硬化部分的底部可以采用導電水泥進行降阻,道路表麵為了提高跨步電壓允許值,可用普通水泥,或者鋪瀝清進行處理。

（6）采取綜合降阻措施山區水電站由於其接地電阻偏高,采取單一的降阻措施往往難以達到預期的降阻目標,這時需要對現場地形、地勢及土壤電阻率等現場條件進行綜合分析,采取綜合的降阻措施。比如可以采取外延加降阻劑、水下地網、河岸地網和自然接地體利用等多種降阻措施聯合應用,以達到有效的,大幅度的降低接地電阻的目的。

　　如我們在浙江某水電站就曾采用水下地網、河岸地網、外延接地加降阻劑聯合降阻法把水電站的接地電阻從十多歐降到1歐左右。
4、結束語

山區水電站由於土壤電阻率高,土質差,土層薄,接地體埋深不夠,地網麵積小,這就是造成接地電阻偏高的主要原因,因而進行山區水電站的按地設計時要對現場地形、地勢及土壤電阻率等現場條件進行綜合分析,通過認真的技術經濟分析,對水電站的接地進行優化設計，根據現場實際條件可采多水下地網、河岸地網、外延接地和降阻劑等多種降阻措施進行降阻處理。也可采取複合降阻措施進行降阻。對廠內地網要改善其地電位分布,防止地電位幹擾,以保證水電站的安全穩定運行。