一、材料分析:
根據國家有關規定和材料自身特性,接地網使用材料在不同的場合有不同的要求,一種材料不能適應所有要求。火電廠接地網應用分為兩種即可以選用和不可以選用兩種,這是由于火電廠的工作特性和火電廠自身所處的網架環境決定的。對于短路電流大于5KA的火電廠來說,2000/I=0.4A已經小于標準規定的0.5歐姆,此時如果變電站區域的接地電阻不能做到小于等于0.4歐姆,那在發生設備短路時所產生的過電壓就會瞬間燒毀設備。因為0.4歐姆已經是個臨界值,如果短路發生U=IR=5000*0.4=2000V,如果按0.5計算的話U=IR=5000*0.5=2500V,這個電壓足以威脅到耐壓只有1500V的控制設備造成損壞。
對于火電廠接地材料材料選擇的基本條件:
1、滿足環保要求;
2、滿足短路電流要求;
3、滿足腐蝕的要求;
4、滿足使用年限的要求;
根據上述要求首先不能使用的接地網材料為石墨基柔性接地體(又稱石墨線,是用塑料包裹的石墨粉為了減小接地電阻在里面加銅絲或者鋼絲),主要原因是:1、過流不滿足要求(目前標準討論了很多次,過流的問題難以滿足要求),不能在變電站或發電廠接地網中使用,可以用于接地電阻要求不太高的輸電線路施工替代圓鋼。2、塑料包裹的石墨粉,會隨水流走污染環境。不滿足環保要求,不滿足條件1和2.
鋼絲(銅絲)會隨腐蝕的發生斷掉,其降阻效果會大打折扣,不滿足使用壽命要求,我們在國網超高壓線路上使用的這類產品三年時間挖開檢查,就發現了很多已經斷開,不能滿足使用壽命要求4。
第二種不滿足條件的材料為降阻劑類產品(有環保檢測,不含有害重金屬,不溶解于水,不會隨水流走的除外),原因是不符合環保要求,對環境有污染。而且降阻劑本身會加速腐蝕速度,會對金屬接地極造成影響,不符合條件1和3
第三種不符合的材料為離子接地極材料,原因有兩個首先是離子接地極需要配合降阻劑使用,污染環境。第二個是離子接地極主要靠鹽遇水潮解生成離子向周圍擴散,以降低電阻率,但是同時鹽本身對金屬有加速腐蝕的問題。在南方多雨地區使用,一旦鹽沒了,降阻效果很快就會失效。無法保證條件1、3、4。
可以使用的材料:
鍍鋅金屬、鍍銅金屬、銅絞線、環保型接地降阻材料(不會溶解于水隨水流走,不含有害重金屬不污染環境)低電阻率的粘土。
以上材料分析針對特定環境要求,并非針對所有接地網,用戶在做采購選擇時請針對自己的實際情況選擇,不針對任何廠家。
二、降阻方法分析:
1、常用的離子接地極降阻:
這是大家很常見的一種降阻方法,工藝流程基本是開槽或者開孔,將金屬管鉆孔,內部充填混和鹽的降阻劑(一般稱作等離子劑),外部使用降阻劑填充,有水平安裝和垂直安裝兩種。存在問題主要是以下兩個:
一個就是接地電阻不穩定,由于鹽隨水溶解不斷流失,導致離子化效果減弱,導致接地電阻不斷增大,超出設計要求。
另一個就是使用壽命在多雨地區比較短,更適合北方少雨地區使用。而且離子劑主要是降阻劑加鹽會因為流失而污染環境。所以這種方法在南方多雨和環境要求比較高的項目里不適合使用。接地模塊只是石墨粉加填料壓制成型的一個產品效率上不如離子接地極,其實質是降阻劑的一種變形而已,就不做討論了。
2、深井降阻:深井基本上的用法就是鉆孔然后向里面敷設金屬扁鐵、鋼管、圓鋼、絞線一類的導體,再用壓力泵將混合水的泥漿狀降阻劑打入孔洞中來獲得較低的接地電阻。
這里面有一個問題,且不論成本問題,深井要取得好的效果必須打到穩定的透水層,但是大量降阻劑灌進水里會對周邊的水源造成極大的污染,嚴重污染環境,一旦實施被環保部門發現會受到很嚴厲懲罰。而且這種污染一旦形成是無法恢復的。如果不能打到穩定的水層,那么深井的效果很微弱,相當于一根接地極,根本達不到預期的目的。所以拋開成本高不說,單單是影響環境一項就是很大的否決項。
3、外引法:當變電站接地電阻難以滿足要求的時候我們經常使用的一種方法就是外引法,對于接地電阻要求在0.5歐姆左右的接地網,由于其基本條件不夠好,使用外引來降低接地電阻不失為一種可以選擇的方法。但是對于火電廠而言地網的面積已經足夠大了,而且土壤的電阻率并不是很高,主要問題是短路電流過大,那么導致的2000/I過小,通常小于0.2歐姆,所以單純的外引,環境難以找到這么好的路徑,征地也是一個很大的問題。因此對于火電廠而言,**優的方式是在變電站區域范圍內解決降阻問題。這樣做的好處就是對于設備運行有利。因為短路一旦發生主要面臨考驗的就是該區域接地網的接地電阻,這部分接地電阻值越小,設備就越安全。U=IR而通過外引也好,在很遠的地方打井也好。都不如在變電站區域內做措施解決問題來得直接,安全,
所以根據前面的分析以上幾種常用的降阻方式都不適用于火電廠。而火電廠需要的降阻方式應該滿足以下的需求
1、必須能夠在變電站區域處理好,使接地電阻滿足設計要求。這就要求降阻材料的降阻系數要足夠小,我們計算過降阻系數達不到0.2是無法滿足這個要求的。應提交產品國檢中心的檢測報告證明降阻系數的真實性。
2、使用的產品必須環保,不污染環境。影響環境的應該產品一律剔除,比如降阻劑、離子接地劑、鹽類、化肥類、固體石墨類(接地模塊、石墨接地線也叫石墨基柔性接地體、石墨編帶等)。具有成型產品不溶于水,不含有害重金屬
,不污染環境的特征。同時能夠提交相關的合格的環保檢測報告。
3、耐腐蝕性必須高于國家要求,腐蝕率比國家標準高五倍,那么就意味著變電站的使用年限會增加五倍。這對于運行和維護來說都是****的結果。
4、使用壽命:我們降阻產品應該選擇壽命相對長的產品。在多雨的環境里離子接地極的有效壽命超不過一年,降阻劑直接污染環境隨水流走,直接導致接地網的壽命縮短,有效壽命超不過一年。深井由于是靠地下水起作用所以當地下水水位下降的時候,一個直接的結果就是地網的接地電阻會超標。所以綜上所述可以看出我們之前所分析的幾款產品和降阻方式均無法滿足火電廠接地網的的特點和要求。
三、針對火電廠的特點和要求我們給出一套使用柔性接地體降阻的解決方案。
首先柔性接地體是環保型新型降阻產品,具有降阻效率高,防腐蝕,不污染環境,使用性能穩定,使用壽命長等特點。通過了中國電氣設備檢驗檢測中心的檢測,同時通過了環保檢測,是綠色環保的產品。
柔性接地體降阻系數能達到0.16,只要覆蓋升壓站有效區域,就可以將接地電阻降到設計要求值以下(可以降低到0.1一下),并且保持穩定,在三到五年的時間內不會出現反彈。
柔性接地體的腐蝕率比普通環境低了6倍,可以延長6倍的地網使用壽命,確保運行安全。
柔性接地體優異的環保特性可以和周圍環境和諧共融,很好的融合在一起,不會對周圍造成任何影響。
我們做過的國網變電站是08年到現在,南網的變電站09年至今,做過華電的風電場升壓站2016至今運行超過五年,運行安全穩定從未出現雷擊事故。
我們是疑難接地研究機構,也是新型接地材料研發機構,同時也是設計施工單位,以上論述源于我們自身的工程經驗。上述產品我們自己過去均有生產,所做比較秉持技術優先的原則,實事求是,并不針對任何廠家。一家之見僅供設計和使用者參考。