結(jié)合某接地工程淺談特殊場所的接地技術

結(jié)合********一、二期工程接地施工淺談特殊場所的接地技術摘要：在巖石地區(qū)及城市狹窄地區(qū)等特殊環(huán)境的接地裝置施工時，要達到規(guī)定的接地電阻要求，施工過程是很困難的。因為施工空間小或場地電阻率高，必須采用特殊的施工工藝技術、材料來實現(xiàn)。本文介紹寶鋼********工程應用的幾種施工方法。關鍵詞：特殊環(huán)境接地施工方法引言隨著電子技術的發(fā)展和計算機應用的普及，為保證系統(tǒng)安全、可靠的運行，對接地系統(tǒng)的要求越來越高，而在巖石地區(qū)及城市狹窄地區(qū)等特殊環(huán)境的接地裝置施工過程中要達到規(guī)定的接地電阻要求，施工過程常常很困難。因為施工空間小或場地電阻率高，必須采用特殊的施工工藝技術、材料來實現(xiàn)。舟山港********港區(qū)寶鋼礦石一期項目礦石輸送工程工程地址位于浙江省嵊泗縣泗礁島西南約1.5km處的********島，主要用于寶鋼進口礦石的大船(25萬噸級)減載、分裝小船以進入長江口。卸船、裝船泊位布置在********南側(cè)，堆場布置在********南側(cè)海岙內(nèi)，炸山填海形成。我公司負責的電氣工程包括一座35kV總降、3座6kV分變電所、2臺堆取料機及相應的皮帶機和控制系統(tǒng)。一期于2001年底投產(chǎn)。為適應寶鋼生產(chǎn)能力的提高，于2005年3月********二期開始施工，主要增加一座35kV總降、5座6kV分變電所、4臺堆取料機等。由于********所處地區(qū)大部分為巖石地基，給接地施工帶來一定難度，我們在********工程一期、二期接地施工中采取了一些特殊技術措施。1巖石地區(qū)的爆破制裂、壓力灌降阻劑法爆破接地技術是近年發(fā)展起來的降低巖石地區(qū)接地裝置接地電阻的新技術。通過爆破制裂，在裂縫中安裝接地極，再用壓力機械降阻劑漿料壓入裂隙中，從而起到改變較大范圍的土壤導電性能的目的，相當于擴大土壤改性范圍，以期達到預想的結(jié)果。采用爆破制裂、壓力灌降阻劑法降低接地電阻的原理主要是通過爆破制裂形成的裂隙可將巖石中固有的節(jié)理裂隙貫通，在裂縫中安裝接地極，采用壓力方法向裂縫中灌注降阻劑形成一個低電阻率通道，裂隙通道可通向較遠處，相當于擴大了接地體的尺寸。試驗和模擬計算表明，一般爆破制裂產(chǎn)生的爆紋可達２m直至數(shù)十米遠。在壓力灌降阻劑后，形成了低阻通道，有利于電流通過裂隙中的降阻劑散流到外部巖石。同時，該降阻劑也可隨著降水過程雨水或地下水向深處滲透，并形成樹枝效應，更有利于接地裝置的泄流效果。爆破接地技術的成功與否，效果大小很大程度取決于爆破時形成的貫通性裂縫網(wǎng)的大小。因此特別適合于有一定硬度的巖石地質(zhì)區(qū)，如固結(jié)堅硬的沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖地區(qū)。硬度稍差的各種石巖、片巖地區(qū)，土壤干燥時電阻率極高，爆破時更容易形成裂隙。這些裂隙網(wǎng)用降阻劑材料填充后，形成一個明顯的低電阻率區(qū)域的泄流通道。通過爆破改造，形成接地電阻低的接地基礎。應用降阻劑，土壤得到改良，等效增加了接地極尺寸，從而有效增大了接地裝置的散流面積，使接地電阻大大降低。以3#變電所接地施工為例。3#變電所在后方生活區(qū)內(nèi)，周圍均為巖石地基，設計采用接地樁采用鍍鋅角鋼，設計接地電阻要求不大于4Ω。根據(jù)此要求，我們采用了爆破制裂、灌降阻劑法。由于島上缺乏壓力灌注設備，因此只采用回填降阻劑的施工方法。采用巖石爆破后，形成接地樁孔，在安裝接地樁回填雜土后，由于巖石的導電率差，經(jīng)測試接地電阻遠大于4Ω，達不到設計要求?；靥罱底鑴┮越档徒拥仉娮瑁底鑴┎捎媚嗤?、食鹽、石灰混合物，添加食鹽可提高泥土的導電率，石灰起到固結(jié)食鹽的作用。按照泥土：食鹽：石灰＝1：0.2：0.1的比例均勻攪拌而成，接地樁孔形成2m直徑、4m多深的圓孔，回填降阻劑后加以密實，再將接地樁打入接地樁孔，增強了接地樁與回填降阻劑的接觸面，并將接地網(wǎng)與建筑物基礎鋼筋網(wǎng)連接起來，水平接地體施工后也用泥土回填，有效地降低了接地電阻。經(jīng)測試單根接地極的接地電阻為2.5Ω，滿足了設計要求。見圖1。泥土泥土﹢石灰﹢食鹽（食鹽含量不少于20％）泥土地坪水平接地體接地樁100020008005003000 圖1接地示意圖此方法較為簡單、方便，我們還應用到35kV總降0.2Ω、2#變電所2.2Ω,實踐證明是可行的。需要注意的是：在用石灰、鹽做降阻劑時，穩(wěn)定性不足，容易隨水土流失，在********導航站的施工中，由于導航站位于98m高的山頂，隨雨水的沖刷，2年后就出現(xiàn)接地電阻增高現(xiàn)象，施工完時1.9Ω,2年后測得11Ω,這時必須選擇長效降阻劑。2利用建筑物的結(jié)構(gòu)體接地。根據(jù)美國電氣施工規(guī)程（NEC）規(guī)定，允許使用混凝土中包著的接地電極。在這里的接地電極可以是鋼筋混凝土中的鋼筋，為什么有這樣的情況呢？這是由于鋼筋混凝土乍看像硬石頭，但它比普通巖石的吸水性大，在濕潤狀態(tài)下電阻率相當?shù)停ㄒ姳?），濕的混凝土的電阻率比普通土壤的電阻率還低。因此，在建筑物的基礎混凝土的電阻率相當?shù)?，亦比周圍土壤的電阻率低，所以即使存在混凝土，建筑結(jié)構(gòu)體的接地電阻也較低。表1混凝土的配合比與吸水率、電阻率關系表配合比(體積比)水泥：砂：石子吸水率%電阻率（Ω·m）1：3：64.9801：2：46.251.61：3：413.947.21：2：616.137.9根據(jù)三航勘探、設計院的經(jīng)驗，在海上利用鋼樁內(nèi)的鋼筋接地是非常理想的。在********的1#變電所的接地施工中，由于1#變位于海中的鋼筋混凝土平臺上，無法采用其它方法，我們采用了利用鋼樁內(nèi)的主鋼筋接地，將接地干線與主鋼筋用焊接引兩點上至電氣室做接地，實際測量接地電阻僅為0.1Ω、0.2Ω。根據(jù)此方法在狹窄地區(qū)施工,無法布置接地極的場所,可以考慮使用鋼樁或深埋地下的基礎中鋼筋作為接地極來使用。3深埋接地極在堆取料機軌道接地施工中，由于施工區(qū)域是鐵礦石堆場，地基是經(jīng)過強夯的山皮石拋填層，電阻率很高，而堆取料機的接地要求為1Ω，很難達到。故********一期設計采用10#槽鋼（10m長）為接地樁，使接地樁穿過石拋層侵入海平面平均水位以下，每條堆取料機軌道下設14根接地極，每根接地樁的接地電阻要求不大于2Ω。由于地基是經(jīng)過強夯的山皮石拋填層，并需鉆孔10m深，難度較大。我們經(jīng)過充分論證采用潛孔沖擊法。潛孔沖擊法在礦產(chǎn)鉆探、水井和工程中廣泛應用，尤其是提高硬巖層和卵石層鉆進效率的有效方法，并可有效地減少鉆孔彎曲。分為液動、氣動和混合型三種，其中氣動潛孔沖擊器能獲得大沖擊功，質(zhì)量較小的沖錘沖擊力峰值瞬間可達數(shù)千牛至數(shù)萬牛，使孔底巖石產(chǎn)生體積破碎，在山皮石拋層中成孔。采用常規(guī)的鉆進工藝，速度慢，且無法采用穩(wěn)定液護壁，孔壁穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生孔斜，出現(xiàn)塌孔、超徑等現(xiàn)象。而采用氣動潛孔沖擊工藝鉆進，是比較有效的方法。不但鉆進速度快，而且對孔壁擾動小，易保證成孔的質(zhì)量，故采用氣動潛孔沖擊工藝成孔。氣動潛孔沖擊工藝成孔，主要施工機械設備有G-2A型機械動力頭式工程鉆機一臺，W-9/7空氣壓縮機一臺，WC-150潛孔沖擊器一套，WC-110G潛孔沖擊器一套，WC-85潛孔沖擊器一套，G146內(nèi)外平套管一套，液壓振動錘一臺。工藝流程：A、樁位確定；B、鉆機就位，校正水平度及鉆塔垂直度；C、WC-150潛孔沖擊器開孔至一定深度；D、起鉆、下G146套管護壁；E、WC-11０Ｇ或WC－８５潛孔沖擊器至設計孔深１０m；Ｆ、起鉆吊放接地樁，Ｇ、拔套管、移位；Ｈ、回填降阻劑，測試接地電阻值。經(jīng)測試接地電阻值小于2Ω，滿足了設計要求，見表2。表2堆取料機接地電阻測試記錄序號接地極編號接地極長度（m）接地電阻值（Ω）1A19.21.92A25.51.43A36.01.84A47.51.35A5100.36A68.00.87A78.01.38A8101.29A98.01.610A108.01.311A118.0112A128.01.913A136.50.614A146.50.84放熱焊接與專用降阻劑的使用一期堆取料機采用深埋接地極的辦法，雖然取得了較好的效果，但其施工困難、周期長，對整個施工工期影響較大。二期施工中，由于工期縮短和施工技術的提高，采用了先進的放熱焊接技術，“放熱焊接”是用一種反映性較強的金屬（通常是鋁），來還原另一種金屬或金屬氧化物。是由艾力高（CADWELD）有限公司于1938年發(fā)明的，它的銅基放熱反應的一般公式是：3CuO+2Al3Cu+Al2O3+熱量(2537℃理論上,CADWELD工藝的溫度應是較高的，但是由于加了添加劑而使溫度降低了，這一放熱反應工藝用鋁使銅基材料還原，見圖2。它的最初用途是將訊號連接器（銅）焊接在鐵路鐵軌上。由于CADWELD焊接無需外部電源或熱源，使銅/銅、銅/鋁、銅/鋼、鋁/鋁之間形成完美的分子聯(lián)結(jié)，它的優(yōu)點有：圖2放熱焊接示意圖(1)焊接點的載流能力與導線的載流能力相等；(2)因為焊接點是焊接成的，所以是永久性的，不會老化；(3)焊接是一種永久性的分子結(jié)合，不會松脫；(4)可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼包括不銹鋼；(5)采用不同的模具，可用于連接導線/扁鋼、導線/鋼軌等各種場合。正是由于以上的特性，我們在********二期的堆取料機的接地施工中采用了CADWELD放熱焊接技術聯(lián)結(jié)裸銅線與鋼軌、銅包鋼接地極。具體做法是在每臺堆取料機下設37個銅包鋼接地極（銅包鋼接地極比鍍鋅鋼棒耐腐蝕，比銅棒強度高），使用沖孔機沖出Φ50mm的孔L=3500mm，先向孔內(nèi)倒入約200mm的GEM25A降阻劑（GEM降阻劑是CADWELD的專用產(chǎn)品，它的主要成分是低電阻、非腐蝕性的炭灰電石等材料。它包含水泥成分，一旦安裝將形成永久性的，免維護的接地電阻系統(tǒng)，不會被溶解和沖走），并同時加水，待其處于半干狀態(tài)后，放入接地極（接地極與裸銅線需提前用CADWELD放熱焊接技術聯(lián)結(jié)好），然后，不斷倒入GEM25A降阻劑和水，直至到洞口。最后，孔內(nèi)引出的裸銅線與鋼軌之間采用CADWELD放熱焊接技術聯(lián)結(jié)。降阻劑的用量為3包，每包25磅。實測值見表3表3堆取料機接地電阻測試記錄接地極編號接地電阻值（歐姆）15.325.836.345.655.566.675.484.894.6107.4117.7126.9135.2145.5156.25結(jié)論在特殊情況下的接地施工，應從降低接地電阻率和增加接地體的面積考慮。我們在*****