CN114883882A - 用于高阻值小区域的接地网施工方法 - Google Patents

用于高阻值小区域的接地网施工方法 Download PDF

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汤伟杰
黄勇
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吕洋
王晓鹏
袁继昌
卜俊伟
赵晓莉
巫俊威
潘波
季海
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Abstract

本发明涉及接地网技术领域，公开了一种用于高阻值小区域的接地网施工方法。本发明根据施工环境的局限性，采用深埋接地网装置结合降阻剂充填灌装的方式，尽可能利用埋深的条件下减少了土方开挖工程量，改善设备安装地理环境空间狭小、综合接地装置安装局限性大的问题，减少施工周期、降低施工作业量；本发明通过设置水平接地极、垂直接地极，并将二者进行等电位电气焊接，以达到更好的降低接地电阻效果，优化了技术经济指标，降低了施工难度，保证接地设备安全稳定的运行；此外，本发明是实际工程应用的总结，改善了以往小阻值接地网依靠大片地表面积来实现的现状，提供了在局地性小面积区域实施深井接地技术的实践经验。

Description

用于高阻值小区域的接地网施工方法
技术领域
本发明涉及接地网技术领域，尤其涉及一种用于高阻值小区域的接地网施工方法。
背景技术
2017年5月，凉山高新肿瘤医院建设了凉山首个大型医疗设备—医用电子直线加速器(XHA600系列)(以下简称直线加速器)。其价值高，精密程度高，综合接地要求也高。根据相关技术要求标准，其中安全接地要求：医院应为加速器提供独立接地系统，要求配置直接与大地良好连接，与电网中线相隔离的固定保护接地系统，并将接地线引至加速器机座后连接，接地系统接地电阻不大于0.4Ω。
由于该施工场地狭小、无法常规方法设置独立接地系统，设备和安装场地平均土壤电阻率高达1300Ω.m以上，无法使综合接地电阻降低到国家强制标准和医用直线加速器设计参考导则规定的不大于0.4Ω标准要求。
如再按照常规增大地网面积、无限增加接地体、置换低电阻率土壤和灌注降阻剂等标准规定/推荐降阻方法较为困难，根本无法实施。原因在于：医院可利用制作接地网的面积有限，即可利用绿地面积小，且绿地浅层下多为前期综合楼建设堆积的建筑垃圾，清除建筑垃圾以及置换粘土也将增大经费投入。如将医院场内公共服务道路设施的占地面积也考虑作接地网建设，将大面积破坏医院已建好的公共道路交通设施，从而进一步增大基础设施破拆及修复的经费投入，并且施工周期较长，施工期内将直接影响医院医疗救护和应急等各项医护工作的开展。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种用于高阻值小区域的接地网施工方法，便于在狭小区域施工，并提高接地网降阻效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于高阻值小区域的接地网施工方法，包括以下步骤：
S1：对土壤成分进行分析，根据历年统计确定最大冻土厚度，测量施工现场的不同土层的土壤电阻率，结合现有的施工场地、施工条件制定施工方案；
S2：水平接地极的埋设深度大于最大冻土厚度，挖出水平接地极的埋设沟槽；然后根据土壤成分确定供垂直接地极安装的钻井的间距、孔径和深度，然后在施工场坪上放线定位，钻出供垂直接地极安装的钻井；
S3：通过镀锌钢管制作垂直接地极，然后将垂直接地极安装在钻井的中心位置，在钻井中及镀锌钢管内灌筑填充降阻剂，使降阻剂在钻井内及镀锌钢管内充分填充；
S4：通过镀锌扁钢制作水平接地极，并在水平接地极上包裹不小于300mm的降阻剂，将水平接地极安装在沟槽中心位置，然后将水平接地极与垂直接地极进行等电位电气焊接；
S5：对安装好的接地网进行电气连通，对其进行电阻测试，若电阻未达到设备要求标准，再增设垂直接地极，并与水平接地极等电位电气焊接；接地网阻值达标后，对接地网外引接地线，采用电阻率较小的粘土进行回填并夯实。
进一步的是：步骤S2中，采取机械钻孔，钻孔间距为5m，钻井深度为15m。
进一步的是：步骤S3中，镀锌钢管外周壁沿其轴线方向开设有通孔，通孔孔径≥Φ14mm，通孔间距为1m～1.5m。
进一步的是：步骤S4中，水平接地极与垂直接地极电气焊接，且不少于三面焊接，并对焊接处进行防腐处理。
进一步的是：步骤S3和步骤S4中，所述降阻剂采用物理型长效降阻剂。
本发明的有益效果是：本发明根据施工环境的局限性，采用深埋接地网装置结合降阻剂充填灌装的方式，尽可能利用埋深的条件下减少了土方开挖工程量，改善设备安装地理环境空间狭小、综合接地装置安装局限性大的问题，减少施工周期、降低施工作业量；本发明通过设置水平接地极、垂直接地极，并将二者进行等电位电气焊接，以达到更好的降低接地电阻效果，优化了技术经济指标，降低了施工难度，保证接地设备安全稳定的运行；此外，本发明是实际工程应用的总结，改善了以往小阻值接地网依靠大片地表面积来实现的现状，提供了在局地性小面积区域实施钻井接地技术的实践经验。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明所述的用于高阻值小区域的接地网施工方法，包括以下步骤：
S1：对土壤成分进行分析，根据历年统计确定最大冻土厚度，根据统计，凉山地区的最大冻土厚度为80cm，测量施工现场的不同土层的土壤电阻率，结合现有的施工场地、施工条件制定施工方案；场区内相关公共服务道路设施等采用混凝土硬化，其绿地面积约30×36m2，另据院方交底，绿地浅层下多为前期综合楼建设堆积的建筑垃圾，清除建筑垃圾以及置换粘土也将增大经费投入；现场施工场地狭小、无法设置独立接地系统，设备和安装场地平均土壤电阻率高达1300Ω.m以上，综合接地电阻国家强制标准和医用直线加速器设计参考导则规定为不大于0.4Ω标准要求，根据施工条件和协调院方的要求确定施工方案，采用深埋接地装置结合降阻剂充填灌装的施工方式。
S2：水平接地极的埋设深度大于最大冻土厚度，挖出水平接地极的埋设沟槽；由于最大冻土厚度为80cm，水平接地极安装的沟槽深度取1.5m；根据可施工面积和现场的土壤电阻率，推算出仅有水平接地极形成的接地网的接地电阻，再根据推算出的接地电阻与所要求电阻之间的差值确定需要增设的垂直接地极的电阻。根据土壤中人工接地极工接地电阻的计算经验公式：
Figure BDA0003570494300000031
式中：Rp—水平接地极的接地电阻(Ω)；ρ—土壤电阻率(Ω.m)；L—水平接地极的总长度(m)；h—水平接地极的埋设深度(m)；d—水平接地极的直径或等效直径(m)；A—水平接地极的形状系数(网状取1)；ω—降阻剂利用系数。
再者，多支垂直接地极并联及与水平接地体并联后的接地电阻值计算公式为：
Figure BDA0003570494300000032
式中：R—接地网的接地电阻(Ω)；Rz—垂直接地体的接地电阻(Ω)；n为垂直接地极数量；Rp—水平接地极的接地电阻(Ω)；η为利用系数(η＜1)，与垂直接地极长度与间距有关，通常可取0.65～0.9。
理论上考虑土壤地质结构均匀(土壤电阻率1300Ω.m)，按15.2m×13.2m的地网面积制作水平接地极(埋设深度为2m)，接地电阻可达到32.1Ω，远不能达到直线加速器的安全接地不大于0.4Ω的标准要求，因此根据实际情况，若采用高新技术(电解离子棒等)和包裹降阻剂等进行施工，理论上电解离子接地术增加成本大(4000元/根，理论使用量50根)；使用降阻剂数量(8000元/吨，理论上用量10吨)，将大幅提高综合接地网建设经费成本，出于经济方面考虑，采用镀锌钢管和物理型长效降阻剂制作垂直接地极。由于钻井经过不同土壤电阻率的土壤层，钻井底层土壤电阻率较低，钻井顶层土壤电阻率较高，因此利用土壤的平均土壤电阻率，进行理论计算，单根垂直接地体的接地电阻计算公式：
Figure BDA0003570494300000033
式中：Rz—垂直接地体的接地电阻(Ω)；ρ—土壤电阻率或平均土壤电阻率(Ω.m)；l—垂直接地极的总长度(m)；d0—垂直接地极的直径或等效直径(m)。式中，在接地极周围形成低电阻率材料填充区(物理型长效降阻剂等)，相当于增大了接地极的等效直径d0。根据需要增设的垂直接地极的电阻确定垂直接地极的总长度和垂直接地极的直径或等效直径的取值范围，结合地质结构、土壤成分和施工难度考虑，在保证接地网可以安装的前提和结构稳定的情况下，先确定钻井深度为15m，然后再确定垂直接地极的等效直径，最后确定钻井间距、钻井孔径；首先确定垂直接地极为三组，因此先定点钻三个钻井，孔径为200mm，钻孔间距为5m，钻井深度为15m；钻井采取机械钻孔方式，在施工场坪上放线定位，钻出供垂直接地极安装的钻井。
S3：采用Φ40镀锌钢管制作垂直接地极，镀锌钢管外周壁沿其轴线方向开设有通孔，通孔孔径为15mm，通孔间距为1.2m，通孔可以采用交错打斜口方式设置，然后将垂直接地极安装在钻井的中心位置，在钻井中及镀锌钢管内灌筑填充降阻剂，使降阻剂在钻井内及镀锌钢管内充分填充。
S4：采用-50×5规格的镀锌扁钢制作水平接地极，并在水平接地极上表面包裹不小于300mm的降阻剂，将水平接地极安装在沟槽中心位置，然后将水平接地极与垂直接地极进行等电位电气焊接，且不少于三面焊接，并对焊接处进行防腐处理。
S5：对安装好的接地网进行电气连通，对其进行电阻测试，现场测试接地电阻值为0.46Ω，降阻机理的效果很理想，尽管医用直线加速器可以开机工作，但没有达到医用直线加速器设备安全接地0.4欧姆要求。因此，再增设一组垂直接地极，并与水平接地极等电位电气焊接，再对接地网进行电阻测试，综合接地网接地电阻值为0.38Ω，符合设备所需要的规定安全接地标准。最后，对接地网外引接地线，采用电阻率较小的粘土进行回填并夯实。
本发明采用深埋接地网装置结合降阻剂充填灌装的方式制作综合接地网，与常规增大面积降阻相比较，所投入的经费成本也相对大幅降低，且工期短，时效强，对医院正常医疗救护工作几乎没有影响。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于高阻值小区域的接地网施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：对土壤成分进行分析，根据历年统计确定最大冻土厚度，测量施工现场的不同土层的土壤电阻率，结合现有的施工场地、施工条件制定施工方案；
S2：水平接地极的埋设深度大于最大冻土厚度，挖出水平接地极的埋设沟槽；然后根据土壤成分确定供垂直接地极安装的钻井的间距、孔径和深度，然后在施工场坪上放线定位，钻出供垂直接地极安装的钻井；
S3：通过镀锌钢管制作垂直接地极，然后将垂直接地极安装在钻井的中心位置，在钻井中及镀锌钢管内灌筑填充降阻剂，使降阻剂在钻井内及镀锌钢管内充分填充；
S4：通过镀锌扁钢制作水平接地极，并在水平接地极上包裹不小于300mm的降阻剂，将水平接地极安装在沟槽中心位置，然后将水平接地极与垂直接地极进行等电位电气焊接；
S5：对安装好的接地网进行电气连通，对其进行电阻测试，若电阻未达到设备要求标准，再增设垂直接地极，并与水平接地极等电位电气焊接；接地网阻值达标后，对接地网外引接地线，采用电阻率较小的粘土进行回填并夯实。
2.如权利要求1所述的用于高阻值小区域的接地网施工方法，其特征在于：步骤S2中，采取机械钻孔，钻孔间距为5m，钻井深度为15m。
3.如权利要求1所述的用于高阻值小区域的接地网施工方法，其特征在于：步骤S3中，镀锌钢管外周壁沿其轴线方向开设有通孔，通孔孔径≥Φ14mm，通孔间距为1m～1.5m。
4.如权利要求1所述的用于高阻值小区域的接地网施工方法，其特征在于：步骤S4中，水平接地极与垂直接地极电气焊接，且不少于三面焊接，并对焊接处进行防腐处理。
5.如权利要求1所述的用于高阻值小区域的接地网施工方法，其特征在于：步骤S3和步骤S4中，所述降阻剂采用物理型长效降阻剂。
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