一、項(xiàng)目描述

擬建站址位于鄭州市新密市龜山東坡南，北距國道343約150米。現(xiàn)站址處為廢棄采石場，場地內(nèi)無高大建筑物，地下無管網(wǎng)設(shè)施，陡坎邊坡較多，高差較大。新建變電站占地面積約為6420平方米（長107米、寬60米）。

該項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域覆土層較淺，土壤干燥，覆土層下方為風(fēng)化巖結(jié)構(gòu)，層位不定，土壤電阻率較高，地下水位較深，隨著開挖深度的增加，阻值出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。根據(jù)《新密密南220千伏輸變電工程：巖土工程部分 第二卷》土壤電阻率測試報(bào)告中看出：土壤電阻率最高達(dá)到8533Ω，最低點(diǎn)為108Ω。站區(qū)內(nèi)的電性結(jié)構(gòu)橫向和縱向變化均較大，從反演計(jì)算成果看出一般測點(diǎn)縱向上均反映為多個(gè)電性層，大致規(guī)律是上部低阻，大部分測點(diǎn)的下部顯示高阻，阻值可達(dá)數(shù)千Ω?m，推測為下部基巖的反映，個(gè)別沒有高阻顯示的測點(diǎn)說明該點(diǎn)低阻層較厚或者該點(diǎn)的最大AB/2太小。  

按照地勘報(bào)告降阻措施設(shè)計(jì)中，土壤電阻率按2500Ω?m考慮。因本工程土壤電阻率較高，阻值分布不均，變電站采用普通的接地方式無法滿足接地電阻要求，需要采用降阻措施，使接地網(wǎng)接地電阻目標(biāo)值小于0.35Ω。

二、方案設(shè)計(jì)引用的標(biāo)準(zhǔn)

1、DL/T 380       接地降阻材料技術(shù)條件

2、GB/T 21698   復(fù)合接地體技術(shù)條件

3、GB 15618      土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)

4、GB 6566        建筑材料放射性核素限量

5、GB/T 16927   高電壓試驗(yàn)技術(shù)

6、NY 5010        無公害農(nóng)產(chǎn)品  種植業(yè)產(chǎn)地環(huán)境條件

7、GB/T 50065   交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范

8、GB50057        建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范

9、GB50169      《電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》

10、GB 50260   《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》

11、國家能源局  《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義》

12、《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）（2018）

三、設(shè)計(jì)參數(shù)

1、根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況，土壤電阻率推薦平均值為2500Ω?m。

2、土壤環(huán)境為弱腐蝕性；

3、根據(jù)水文氣象資料查詢，本地區(qū)最大凍土深度小于60cm；

4、接地電阻目標(biāo)值：≤0.35Ω；

5、地網(wǎng)使用壽命＞30年。

四、優(yōu)質(zhì)降阻材料必須達(dá)到的要求

在土壤電阻率較高的情況下，采用傳統(tǒng)的金屬接地的方式，雖然有時(shí)能夠達(dá)到接地設(shè)計(jì)要求，但其有限的使用壽命會(huì)造成后期地網(wǎng)維護(hù)費(fèi)用的增加，該項(xiàng)目區(qū)域土壤，隨著開挖深度的增加而出現(xiàn)阻值上升的趨勢(shì)，采用離子接地極或垂直接地鋼管，在施工難度上比較大，而水平接地極在降阻中起到關(guān)鍵作用，垂直接地極更多的是起到尖端放電、預(yù)防跨步電壓的作用，如采用金屬接地體作為主要降阻材料時(shí)，由于其與土壤的金屬堡壘及接觸性不好，在降阻要求1Ω以下時(shí)會(huì)力不從心，材料的數(shù)量會(huì)成幾何倍增，所以該項(xiàng)目建議采用金屬材料、非金屬碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體降阻相結(jié)合的降阻方式，利用超低阻值的碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體人工接地體來增大接地面積，提高泄流通路，延長地網(wǎng)使用年限。為使全場接地電阻達(dá)到接地設(shè)計(jì)值，并且保持阻值的穩(wěn)定，項(xiàng)目中使用的接地材料應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：

4.1、 導(dǎo)電率要優(yōu)秀(越低越好)；

4.2、 本體特性穩(wěn)定，不受任何外在因素而改變自身的物理及化學(xué)特性(如高電壓沖擊等)；

4.3、 須具備無腐蝕性，不生銹，對(duì)接地網(wǎng)的其它構(gòu)成物也不構(gòu)成侵略性的腐蝕；

4.4、 要具有無污染性，不對(duì)大地土壤及地下水造成污染；

4.5、 本體強(qiáng)度及韌性要強(qiáng)(確保突波放泄時(shí)的效果)；

4.6、 具備額外的降阻性，且此降阻性需長效不劣化(方可確保接地網(wǎng)阻值的長期穩(wěn)定，去除不必要的整改費(fèi)用)；

4.7、 除了適合一般標(biāo)準(zhǔn)要求阻值地網(wǎng)外，更適合施作于小電阻地網(wǎng)(金屬接地體施作小電阻地網(wǎng)相當(dāng)困難)；

4.8、 適應(yīng)各種地質(zhì)；

4.9、 成本低廉，施工簡單確實(shí)，工程性價(jià)比高；

由上可知，一般使用的銅包鋼、鋼管、角鐵及石墨型模塊等皆無法完全符合上述條件，唯有高強(qiáng)度環(huán)保型新型復(fù)合式碳凝接地電極才能完全符合，所以該項(xiàng)目全場接地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工，最好的接地體選擇就是選用高強(qiáng)度環(huán)保型新型復(fù)合式碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體。

什么是零歐復(fù)合接地體

零歐復(fù)合接地體的研發(fā)方法科學(xué)縝密，材料選用石油提煉物、碳、高純石墨、銅材等為主材，結(jié)合傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過六年進(jìn)行步步鉆研，打破傳統(tǒng)金屬部件連接模塊，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的直接連接，解決了金屬制品發(fā)生腐蝕后與降阻模塊出現(xiàn)空隙、導(dǎo)致石墨接地網(wǎng)中斷失效的問題。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、低電阻率、力學(xué)性能優(yōu)良、防腐性能好、環(huán)保無污染、使用壽命長、適用范圍廣、占地面積小。土壤主要以離子導(dǎo)電為主，金屬分子電子導(dǎo)電為輔。金屬接地材料只有電子導(dǎo)電通道，所以接地電阻要求降到10Ω 以下時(shí)，其使用材料會(huì)不成比例的大量增加且不一定能降下來，阻值要求越低就會(huì)越顯優(yōu)越性。

五、降阻材料的現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家和國內(nèi)大型、特種企業(yè)和變電站基本采用新型離子接地裝置，國內(nèi)其余企業(yè)和變電站仍然采用普通金屬接地裝置和普通石墨接地模塊，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)接觸電壓和跨步電壓的分析成為電力系統(tǒng)地網(wǎng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，地網(wǎng)的降阻要求也越來越高。

長期以來，人們開發(fā)出許多種裝置，其應(yīng)用狀況不甚理想，裝置上的缺陷、設(shè)計(jì)上的不足，生產(chǎn)工藝落后、售后服務(wù)跟不上，甚至是因?yàn)闆]有將其作為接地保護(hù)裝置來對(duì)待。這些因素都直接或間接的導(dǎo)致了該類裝置的良莠不齊。以前的接地裝置都是基于導(dǎo)流和泄流，如：普通鋼管接地、鋼筋接地、角鋼接地等。其施工難度較大，容易遭受土壤酸堿腐蝕，降阻效果不佳。

后期我公司研究開發(fā)出新型復(fù)合接地裝置，采用高導(dǎo)電碳結(jié)晶和含電解質(zhì)導(dǎo)電物的硅酸鹽高壓壓制而成，其施工難度小，降阻效果較好，不容易遭受土壤酸堿腐蝕，不易破損，對(duì)其施工工藝要求較低。

六、高阻值變電站降阻材料使用零歐復(fù)合接地體的原因

為了確保變電站內(nèi)各種設(shè)備不受雷擊，必須要有一個(gè)穩(wěn)定，可靠的接地網(wǎng)，而變電站接地電阻值一般要求是在0.5Ω以下，而施工地質(zhì)差異不同，因此在做地網(wǎng)之前就務(wù)必要考慮到施工地區(qū)的土壤電阻率及地質(zhì)特征，季節(jié)因素和溫度因素，遠(yuǎn)期增加設(shè)備因素等，否則等到營建基礎(chǔ)完成之后再做接地網(wǎng)才發(fā)現(xiàn)困難度，這樣將會(huì)造成增加費(fèi)用，耽誤工期等不良結(jié)果，并造成施工方及使用方的困擾，由此可知，施工前的積極了解將有助于整體工程的進(jìn)行；因?yàn)橥寥离娮杪适堑鼐W(wǎng)設(shè)計(jì)及施工的方式的基礎(chǔ)參數(shù)，所以本公司對(duì)該項(xiàng)目所了解情況，采用高強(qiáng)度、長壽命、低電阻的碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體作為降阻材料，簡要提出接地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工方案。

地網(wǎng)的壽命要想達(dá)到30年以上，首先要解決的是腐蝕問題。接地的腐蝕不光是氧化腐蝕，更多的是電化學(xué)腐蝕（原電池效應(yīng)），高電位差的金屬能夠腐蝕低電位差的金屬。捷力通碳凝接地電極的電位差比金屬材料低很多，當(dāng)它和金屬材質(zhì)構(gòu)成地網(wǎng)時(shí)，能起到保護(hù)地網(wǎng)的作用。目前防止電化學(xué)腐蝕常用的方法是采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。而捷力通碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體本身電位差較低，不但起到降阻釋放電流的功效，還可以把金屬的腐蝕降低到最小限度。由于捷力通碳凝接地電極和零歐復(fù)合接地體在制造過程中添加了降低金屬的電化學(xué)反應(yīng)速度的介質(zhì)，如：硅酸鹽陰極防護(hù)、陽極緩蝕劑、混合緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑等，所以它材料本身不會(huì)出現(xiàn)腐蝕情況。

碳凝接地電極采用碳結(jié)晶體與天然礦石等以硅酸鹽水凝而成，做為接地裝置埋設(shè)在潮濕的土壤中，除了碳組份的電子導(dǎo)電通道外，自身基材的離子導(dǎo)電和隧道效應(yīng)也會(huì)變的很強(qiáng)。利用電子導(dǎo)電通道+離子位移+隧道效應(yīng)形成完美的泄流網(wǎng)絡(luò)。零歐復(fù)合接地體的研發(fā)方法科學(xué)縝密，材料選用石油提煉物、碳、高純石墨、銅材等為主材，結(jié)合傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過六年進(jìn)行步步鉆研，打破傳統(tǒng)金屬部件連接模塊，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的直接連接，解決了金屬制品發(fā)生腐蝕后與降阻模塊出現(xiàn)空隙、導(dǎo)致石墨接地網(wǎng)中斷失效的問題。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、低電阻率、力學(xué)性能優(yōu)良、防腐性能好、環(huán)保無污染、使用壽命長、適用范圍廣、占地面積小。土壤主要以離子導(dǎo)電為主，金屬分子電子導(dǎo)電為輔。金屬接地材料只有電子導(dǎo)電通道，所以接地電阻要求降到10Ω 以下時(shí)，其使用材料會(huì)不成比例的大量增加且不一定能降下來。捷力通的完美泄流網(wǎng)絡(luò)，阻值要求越低就會(huì)越顯優(yōu)越性。

七、產(chǎn)品特性

1、密度比重高，是相同于國內(nèi)其它品牌產(chǎn)品的1.43倍（2383㎏/ m3）

2、抗壓強(qiáng)度大，能達(dá)到19.6mpa (192Kg/cm2)

3、導(dǎo)電性能佳，室溫電阻率低0.0098Ω·m（9.8×10-3）

4、阻值穩(wěn)定，壽命長（不受季節(jié)環(huán)境影響，100年）

5、體積小，重量輕，運(yùn)輸方便

6、對(duì)周圍金屬的腐蝕率為僅為0.00122 mm/年

7、環(huán)保性能好，經(jīng)國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測確認(rèn)不含有害重金屬。

8、制作工藝精良（獲得接地模塊專利、高壓制程專利、螺紋電極接頭專利三項(xiàng)專利技術(shù)）

9、本體含水率﹤3﹪，吸水率﹤5﹪，材質(zhì)非常穩(wěn)定。

10、獨(dú)特的多種導(dǎo)電率的物質(zhì)點(diǎn)狀結(jié)合，形成網(wǎng)狀的噴霧結(jié)構(gòu)，當(dāng)大電流通過時(shí)，將其細(xì)化分散成細(xì)小電流向土壤里噴射散流，尤其在電磁波的接地上更能體現(xiàn)其特性。

八、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1、采用波浪型設(shè)計(jì)，增大了泄流面積。

2、抗壓強(qiáng)度大，能達(dá)到19.6mpa (192Kg/cm2)，遠(yuǎn)大于國內(nèi)其它品牌模塊，極具抗擠壓性，可防止施工回填和大地應(yīng)力對(duì)電極的破裂。

3、二次水化，持續(xù)釋放堿離子形成鐘乳石效應(yīng)強(qiáng)化周圍土壤的導(dǎo)電性能，增加散流體積保證阻值恒久穩(wěn)定及良好的散流效果。這是“捷力通”的獨(dú)特特點(diǎn)，硅酸鹽在干燥時(shí)是絕緣體（>1×105），但在潮濕時(shí)會(huì)成為導(dǎo)體（1×10-2）

4、體積小，重量輕，人性化及環(huán)保性的包裝設(shè)計(jì)便于運(yùn)輸和施工，提高施工效率。

5、“捷力通”產(chǎn)品是新型復(fù)合材料，無污染，避免金屬材料的腐蝕，污染問題，適用于任何環(huán)境地點(diǎn)。

6、壽命長，在金屬電極接頭用1：1水泥砂漿良好的封裝防腐條件下可達(dá)到100年，本體材質(zhì)在土壤中是永久不會(huì)腐蝕的，會(huì)腐蝕的是金屬電極接頭部分，確實(shí)做好水泥砂漿封裝防腐免除了后續(xù)維護(hù)。

7、本產(chǎn)品經(jīng)過國家認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)檢測，由于采用非金屬材料，不含重金屬，是一種綠色材料。

8、不具有強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。

9、電阻率低，極好的導(dǎo)電能力，具有很強(qiáng)的抗沖擊電流能力。

10、“捷力通”產(chǎn)品經(jīng)過國家絕緣子檢測中心實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明，本電極與銅金屬的測試值相比有更好的降阻效果。

11、316不銹鋼螺旋極芯設(shè)計(jì)，一方面能更好的適應(yīng)強(qiáng)酸強(qiáng)堿的土壤環(huán)境，體積小容易封裝防腐不易被腐蝕，保證了長期有效的良好導(dǎo)電能力。另一方面也可增加了極芯與本體的握裹力，降低了接觸電阻。