CN105337056B - 空腔爆破制裂降低接地电阻技术 - Google Patents

Abstract

空腔爆破制裂降低接地电阻技术，包括：（1）在岩石地质上钻直孔；（2）在所述直孔上进行扩大空腔钻孔，形成若干空腔；（3）向直孔中放入灌浆管直至底部；防爆套管通过挡板固定在灌浆管底部的外壁上；所述灌浆管顶部设有外螺纹，底部设有随机分布的灌浆孔；所述防爆套管分布有与灌浆孔相对应的套管孔；（4）向空腔及直孔中放置炸药或静力爆破膨胀剂；（5）爆破后使直孔及空腔周围产生岩石裂缝；（6）封闭岩孔；用压力机将降阻材料，压入直孔、空腔及岩石裂缝中。本发明提供的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，使接地网在土壤电阻率较高的岩石地质时，更有效地降低接地电阻，满足国家标准要求。

Description

空腔爆破制裂降低接地电阻技术

技术领域

本发明涉及降低接地电阻技术领域，尤其涉及一种空腔爆破制裂压力灌浆降阻剂降低接地电阻技术。

背景技术

各种岩石地质、电气性能的土壤电阻率均较高，当建设在岩石地区电力设施、发电厂、变电站、送电线路、高耸建筑时，必须建接地装置。国家标准规定：发电厂、变电站接地装置的电阻0.5Ω，送电线路接地装置的电阻10Ω、20Ω、30Ω；高耸建筑物接地装置的电阻为1Ω。

降低发电厂和变电站接地电阻的基本措施是将接地网在水平面上扩展。这包括扩大接地网面积、引外接地、增加接地网的埋设深度、利用自然接地、深垂直接地极、局部换土、深井爆破接地技术及深井接地技术等。

请参阅图1，图中1为节理裂纹，爆破接地技术的基本原理是采用钻孔机在地中垂直钻一定直径和深度的深孔，在孔中插入接地电极2，然后沿孔的整个深度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松，接着用压力机将调成浆状的低电阻率材料压入深孔中及爆破制裂产生的缝隙3中，以达到通过低电阻材料降低土壤电阻率及加强接地电极与土壤或岩石的接触，从而达到在大范围内改良土壤的特性，实现较大幅度降低接地电阻的目的。

通常，在岩石深孔中爆破制裂是很困难的，炸药放置多了形成漏斗爆破，爆炸成了岩石堆。药放置的少，岩石很难产生的裂隙。爆破制裂需钻50m深、直径100mm的孔，放置炸药。当炸药药量较大时，炸药产生的破坏力使孔破坏，形成岩石堆；岩石裂隙的产生原理为岩石压力的反作用力对岩石产生裂隙，当炸药药量较小时，由于岩孔较小，岩石产生的反作用力较小，使岩石裂隙产生的较少。

目前，针对爆破破坏的理论主要分为以下四种：（1）爆生气体膨胀压力破坏理论，即岩石爆破破坏主要由炮孔内炸药爆炸生成的气体的压力作用造成的；（2）反射拉伸应力波破坏理论，即岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉伸应力波造成的；（3）应力波和爆生气体膨胀压力联合作用理论，即爆破时岩石的破坏是应力波和爆生气体共同作用的结果，它们相辅相成，各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用；（4）岩体爆破的损伤力学理论，即岩体中存在着初始损伤（岩体中的裂隙），各种结构面和微缺陷为潜在的损伤发展源，通过定义损伤变量、建立岩体动态本构关系和炸药爆轰状态方程，确定岩体爆破过程中的损伤演化方程，认为岩体破裂是损伤积累所致，当岩体损伤变量达到某一临界值时，岩体产生破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空腔爆破制裂降低接地电阻技术，使接地网在土壤电阻率较高的岩石地质时，更有效地降低接地电阻，满足国家标准要求。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种空腔爆破制裂降低接地电阻技术，包括以下步骤。

步骤1、在岩石地质上钻直孔，所述直孔深10～50m、直径60～300mm。

步骤2、在所述直孔上进行扩大空腔钻孔，形成若干空腔，所述空腔高度300～800mm、直径300～800mm。

步骤3、向直孔中放入灌浆管直至底部；防爆套管通过挡板固定在灌浆管底部的外壁上；所述灌浆管顶部设有外螺纹，底部设有随机分布的灌浆孔；所述防爆套管分布有与灌浆孔相对应的套管孔。

步骤4、向空腔及直孔中放置炸药或静力爆破膨胀剂。

步骤5、爆破后使直孔和空腔周围产生岩石裂缝。

步骤6、封闭岩孔：在孔口处安装止浆塞或灌浆料封闭孔口；用压力机将降阻材料，压入直孔、空腔及岩石裂缝中。

所述灌浆管为镀锌钢管，直径为20～100mm；所述灌浆管作为接地极连接至各种电气设备的接地网上。

所述防爆套管为厚壁钢管，长1～2m，管壁厚度5～10mm。

所述空腔至少为1个，为圆形、圆柱形、锥形等。

所述静力爆破膨胀剂为石灰等，市场通用。

所述降阻材料为低电阻率介质、市售的物理降阻剂等。

与现有技术相比本发明的有益效果。

本发明提供的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，在空腔爆破制裂产生岩石裂隙之后，接着用压力机将调成浆状的低电阻率材料压入深孔中及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过低电阻材料降低土壤电阻率及加强接地电极与土壤或岩石的接触，从而达到在大范围内改良土壤的特性，实现较大幅度降低接地电阻的目的。该技术通过降低接地电阻来降低地电位，有效解决了“雷造成的反击电压使地电位（地电压）升高，进而击穿送电线路，造成线路事故”的问题。

附图说明

图1为单根垂直接地极采用深孔爆破接地技术后形成的填充了降阻材料的区域图。

图2为本实施例1空腔爆破制裂降低接地电阻技术的示意图。

图3为接地网等效结构图。

图4为本实施例2空腔爆破制裂降低接地电阻技术的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例1。

请参阅图2，本实施例1提供一种空腔爆破制裂降低接地电阻技术，包括以下步骤。

步骤1、在岩石地质上采用钻机钻直孔4（深井），所述直孔4深20m、直径150mm。

步骤2、在所述直孔4的底部扩大钻孔，形成一个圆形空腔5，所述空腔5直径为300mm。

步骤3、向直孔4中放入灌浆管6，直至空腔5底部；所述空腔5与灌浆管6相对应的区域设有防爆套管7，防爆套管7通过挡板8焊接固定在灌浆管6底部的外壁上；所述灌浆管6顶部设有外螺纹，底部设有随机分布的灌浆孔，用于将低电阻率介质压出去；所述防爆套管7分布有与灌浆孔相对应的套管孔9。

步骤4、向空腔5及直孔4中放置静力爆破膨胀剂10，放置高度10m。

步骤5、爆破后，直孔4及空腔5周围产生岩石裂缝。

步骤6、封岩孔：在孔口处安装止浆塞或灌浆料封闭孔口；用压力机将调成浆状的低电阻率介质，压入直孔4、空腔5及岩石裂缝中。

所述灌浆管6为镀锌钢管，直径为20～100mm；所述灌浆管6作为接地极连接（焊接）至各种电气设备的接地网上。

所述防爆套管7为厚壁钢管，长1～2m，管壁厚度5～10mm。

所述静力爆破膨胀剂10为：高效无声破碎剂 HSCA-1，石家庄市功能建材有限公司。

本实施例1中采用的扩底钻头设备是实用新型专利号为89210660.3、名称为岩石锚杆扩底钻头设备。其主要由推力杆、滑块和扩底板组成，其特点是扩底直径大，更换钻头方便。

空腔爆破制裂技术是在现有的爆破制裂技术的基础上改进而来，现有的爆破制裂技术的基本原理是采用钻孔机在岩石中垂直钻一定直径和深度的深孔，然后沿孔的整个深度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松。而空腔爆破制裂技术是在原深孔底部进行扩孔，使孔底部形成较大空腔。根据爆破制裂原理，爆破的应力波迅速衰减之后，破碎岩石沿径向向孔内收缩时由于有较大的空间，促使岩石压坏区形成更多更大的岩石裂隙。

空腔爆破接地技术是在现有的深孔爆破接地技术的基础上改进而来，现有的深孔爆破接地技术的基本原理是采用钻孔机在岩石中垂直钻一定直径和深度的深孔。在孔中插入接地电极，然后沿孔的整个深度隔一定距离安放一定量的炸药来进行爆破，将岩石爆裂、爆松。接着用压力机将调成浆状的低电阻率材料压入深孔中及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过低电阻率材料将地下巨大范围的土壤内部沟通及加强接地电极与土壤或岩石的接触。从而达到在大范围内改良土壤的特性，实现降低接地电阻的目的。而空腔爆破接地技术是在空腔爆破制裂产生比深孔更多更大的裂隙之后，接着用压力机将调成浆状的低电阻率材料压入深孔中及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过低电阻率材料将地下巨大范围的土壤内部沟通及加强接地电极与土壤或岩石的接触。从而达到在大范围内改良土壤的特性，实现较大幅度降低接地电阻的目的。

本发明在国电电力河源蝉子顶49.5WM风电场工程35kV集电线路的应用情况如下。

1、蝉子顶风电场于2013年11月投产发电，运行时间不足两年，但三回集电线路杆塔接地电阻值普遍超标，达到50Ω～100Ω，远超过国标GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》、电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中要求的杆塔接地电阻30Ω安全限值。广东电科院2014年《国电蝉子顶风电场雷击故障分析报告》结论中指出：“蝉子顶风电场35kV集电线路杆塔接地电阻普遍偏高，雷击故障下雷电流经杆塔接地装置散流不好，引起塔顶电位升高造成反击引起线路跳闸”。

2、蝉子顶风机场区土壤电阻率在表层及深处均较大，其中最深处达到接近2999.40Ω•m，为典型山区岩石土质条件。

3、采用本实施例1的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，对国电电力河源蝉子顶风电场进行施工改造。根据现场实际情况，针对13级接地阻值较大的采用4孔×20米深井接地，另外14级采用4孔×10米深井接地，图3为接地网等效结构图，其中，11为水平地网，12为垂直接地极，13为裂纹。相当于，在地下较大范围的岩石内形成一个网状，向外延伸散流带；从整体看构成了一个低电阻率区域，并加强了接地极与土壤（岩石）的接触，从而大幅度增大接地极的等效直径，改善接地极周围土壤的电阻率分布，以及接地极和土壤的散流性能。

4、改造前后接地阻值对比，如表1所示。

表1：改造前后接地阻值对比。

序号	铁塔编号	改造前接地阻值（Ω）	改造后接地阻值（Ω）
				1	SN1	53.1	11.85
2	SN2	106	13.05
				3	SN3	53.8	12.975
4	SN4	71.4	14.475
				5	SN5	54.7	11.475
6	SN6	63.4	11.175
				7	SN7	5.7	7.95
8	SN8	63.7	10.65
				9	SN9	54.8	9.975
10	SN10	58	9.975
				11	SN9+1	68	9.705
12	SN11	56.5	7.125
				13	SN13	67	13.95
14	SN14	60.5	11.7
				15	SN15	68.2	11.025
16	3N1	59.5	9.675
				17	3N2	54.5	13.35
18	3N3	56.1	11.625
				19	3N4	61.5	13.05
20	3N5	51.4	9.225
				21	3N6	57.9	14.67
22	3N7	122.2	10.95
				23	3N8	90.2	10.8
24	3N9	51.7	13.2
				25	3N10	51.7	14.55
26	3N11	61.5	9.3
				27	3N12	103.3	13.95

由表1可知，国电电力东源蝉子顶49.5WM风电场工程35kV集电线路，杆塔接地电阻经改造后满足设计小于等于15Ω的要求。

实施例2。

请参阅图4，本实施例2提供一种空腔爆破制裂降低接地电阻技术，包括以下步骤。

步骤1、在岩石地质上钻直孔4，所述直孔4深50m、直径200mm。

步骤2、在所述直孔4上扩大钻孔，形成两个空腔14,15；所述空腔深400mm、直径300～800mm。所述空腔一个为圆锥形，一个为圆形。

步骤3、向直孔4中放入灌浆管6直至最底部；所述空腔14,15与灌浆管6相对应的区域设有防爆套管7，防爆套管7通过挡板8固定在灌浆管6底部的外壁上；所述灌浆管6顶部设有外螺纹，底部设有随机分布的灌浆孔；所述防爆套管7分布有与灌浆孔相对应的套管孔9。

步骤4、向直孔4及空腔14,15中放置静力爆破膨胀剂10，所述静力爆破膨胀剂24h后发生爆破。

步骤5、爆破后使直孔4及空腔14,15周围产生岩石裂缝。

步骤6、封岩孔，用压力机将物理降阻剂（强效物理降阻剂，宁夏中科天际防雷股份有限公司），压入直孔4、空腔14,15及岩石裂缝中。

所述防爆套管7的个数与空腔14,15的个数相对应。

Claims (4)

1.空腔爆破制裂降低接地电阻技术，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在岩石地质上钻直孔（4）；

步骤2、在所述直孔（4）上进行扩大空腔钻孔，形成若干空腔（5）；

步骤3、向直孔（4）中放入灌浆管（6）直至底部；防爆套管（7）通过挡板（8）固定在灌浆管（6）底部的外壁上；所述灌浆管（6）顶部设有外螺纹，底部设有随机分布的灌浆孔；所述防爆套管（7）分布有与灌浆孔相对应的套管孔（9）；

步骤4、向空腔（5）及直孔（4）中放置炸药或静力爆破膨胀剂（10）；

步骤5、爆破后使直孔（4）及空腔（5）周围产生岩石裂缝；

步骤6、封闭岩孔，然后用压力机将降阻材料，压入直孔（4）、空腔（5）及岩石裂缝中；

所述直孔（4）深10～50m、直径60～300mm；所述空腔（5）高度300～800mm、直径300～800mm；

所述灌浆管（6）为镀锌钢管，直径为20～100mm；所述灌浆管（6）作为接地极连接至各种电气设备的接地网上；

所述防爆套管（7）为厚壁钢管，长1～2m，管壁厚度5～10mm。

2.如权利要求1所述的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，其特征在于，所述空腔（5）至少为1个，为圆形、圆柱形或锥形。

3.如权利要求1所述的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，其特征在于，所述静力爆破膨胀剂（10）为石灰。

4.如权利要求1所述的空腔爆破制裂降低接地电阻技术，其特征在于，所述降阻材料为低电阻率介质或物理降阻剂。