CN205122799U - 一种利用设备基础降低接地电阻的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用设备基础降低接地电阻的方法，包括有以下步骤：A、在建筑物外圈每面选择相邻的两根主筋，然后将水平扁钢与选定好的主筋焊接；B、相邻两个面的水平扁钢头端相互焊接；C、在每根水平主筋上纵向焊接1根连接扁钢，连接扁钢另一端与接地网相连接，所述接地网为若干个接地体构成，所述接地体为大型基础。使用本方案施工完成的该海外项目，通过海外专业的测量公司进行测试，测试过程分别选择用了电流-电压表三级法中的夹角法以及电位降法进行测试，其测试数据如表1和表2所示，从结论可知测量的接地电阻的实测值均小于接地电阻的设计值。本技术方案与原设计方案相比，共为项目节约开支324万元人民币。

Description

一种利用设备基础降低接地电阻的结构

技术领域

本实用新型涉及一种降低土壤电阻率的结构，特别是一种利用设备基础降低接地电阻的结构。

背景技术

目前我公司在海外承接了1个燃煤电厂EPC项目，项目现场多为白色至灰色的软地层表土，偶尔有褐色的粉砂或含粘土砂。这种软沉淀物与不同厚度沙石岩床重叠。而且电厂所在区域土壤为稍受风化和完全未受风化的沙石。部分土壤被薄薄一层疏松的沙粒覆盖，在地势平坦区域沙粒层厚度增加，尤其是在电厂主体部分所在的东部地势较低区域。再者电厂所在地南部的小溪河床主要由岩石构成。沼泽只分布于现有桥梁东部至入海口一带。岩床可见于所有钻孔处，在小山北部接近于地表处可见裸露或仅覆盖不到2米沉淀物的岩石。岩床有稍许破碎，风化程度低，带有高度风化或分解的粘土石层。

因此厂址区域的土壤电阻率整体很高。而EPC合同要求，在故障电流持续时间为1S以及230kV系统故障水平为31.5kA，并假设人体重为50kg的情况下，进行计算跨步电压和接触电势的允许值，要满足IEEC相关标准要求，且全厂接地电阻小于0.5Ω。

降低接地电阻的传统方法无非以下几大类：1、扩大水平接地网的面积，敷设引外接地体；2、深埋式接地极或者打接地井；3、置换土壤，用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤；4、采用化学降阻剂对接地体进行包裹，降低接地体周围土壤的电阻率，增加接地体的截面；5、使用高导活性离子接地单元，将电解液倒入土壤，在土壤中形成导电良好的电解离子土壤，增强接地体的集中散流能力；6、市场上一些公司生产的专用接地极、接地棒或者接地模块等等。

如何在这些解决方法中找出一种结合现场环境条件，而且又可以在减少换填土壤量，合理控制成本，保证工期前提下，研究如何采用那种接地措施来降低全厂接地电阻，满足EPC合同要求，是本公司亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种利用设备基础降低接地电阻的结构。该结构可以在减少换填土壤量，合理控制成本，保证工期前提下，降低全厂接地电阻，满足EPC合同要求。

本实用新型的技术方案：一种利用设备基础降低接地电阻的结构，包括有位于大型基础任意面上的主筋，主筋与水平扁钢连接，相邻2根水平扁钢头端连接，在每根水平扁钢上纵向连接有1根连接扁钢，连接扁钢另一端与接地网连接，所述接地网若干个接地体构成，所述接地体为大型基础。

前述的利用设备基础降低接地电阻的结构，所述主筋上连接有搭接扁钢，搭接扁钢与水平扁钢连接。

前述的利用设备基础降低接地电阻的结构中，所述搭接扁钢与水平扁钢之间，和\或水平扁钢与连接扁钢之间为搭接连接。

前述的利用设备基础降低接地电阻的结构中，所述连接扁钢头端弯折90度后与水平扁钢表面之间搭接连接。

前述的利用设备基础降低接地电阻的结构，所述水平扁钢与大型基础任意面上的中间位置处的相邻的2根主筋连接。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过在大型基础的每个面上选择主筋，然后在主筋上焊接有水平扁钢，然后将水平扁钢与连接扁钢进行焊接，连接扁钢与接地网连接，而接地网由若干个大型基础构成，从而扩大了水平接地网的面积，从而使得散流效果更好，提高了基础的接地性能。本项目在不采取任何措施前，测试得到的土壤电阻值为2.47Ω，使用本发明后，土壤电阻值测量值降为0.23Ω。而将接地网置于电阻率为100-200Ω.m的土壤中后，通过海外专业的测量公司进行测试，测试过程分别选择用了电流-电压表三级法中的夹角法以及电位降法进行测试，其测试数据如表1和表2所示，从结论可知测量的接地电阻的实测值均小于接地电阻的设计值。本技术方案与原设计方案，即全厂水平接地体置换80Ω.m的土壤比较，节省机械台班、土槽开挖、运土买土及分层碾压费用共140万元，因接地方案修改提出的开挖后的石料再利用于道路和海堤护岸，而节省的石料购买费用约184万元，扣除了另外运送置换土壤后的费用。共为项目节约开支324万元人民币。

表1

表2

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2位附图1的俯视结构示意图；

附图3位附图1的局部放大图；

附图4位夹角法试验接线图；

附图5位电位降法试验接线图；

附图6为各种间距时的视在接地电阻示意图；

附图7为本实用新型的测试示意图；

附图标记：1-主筋，2-水平扁钢，3-连接扁钢，4-搭接扁钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例：一种利用设备基础降低接地电阻的结构，如附图1-3所示，包括有位于大型基础任意面上的主筋1，主筋1与水平扁钢2连接，相邻2根水平扁钢2头端连接，在每根水平扁钢2上纵向连接有1根连接扁钢3，连接扁钢3另一端与接地网连接，所述接地网若干个接地体构成，所述接地体为大型基础。

所述主筋1上连接有搭接扁钢4，搭接扁钢4与水平扁钢2连接。首先将搭接扁钢4焊接在主筋1上，再将搭接扁钢4与水平扁钢2进行连接，可以水平扁钢2的接触面积，从而增加连接的强度。

所述搭接扁钢4与水平扁钢2之间，和\或水平扁钢2与连接扁钢3之间采用搭接焊方式进行连接。采用该结构可以增大扁钢相互直接的接触面积，从而增大焊接的强度。而且使用焊接结构，可以降低通路的电阻，使得散流效果更好。

所述连接扁钢3头端弯折90度后与水平扁钢2表面之间连接。该设计也是为了增大接触面积，提高焊接的可靠性。

主筋1选取过程中可以选取中间位置处的相邻的2根主筋1，一来选取2根可以提高可靠性，若全部选取则连接的工作量太大；二来，选取中间位置的好处是易于操作，方便与接地网相连。

本实用新型的上述结构连接时，按照以下步骤进行：

A、在大型基础外圈每面选择主筋，主筋内径为然后将尺寸为40mm×4mm的水平扁钢与选定好的主筋焊接；

B、将相邻两个面的水平扁钢头端相互焊接；

C、在每根水平主筋上纵向焊接1根尺寸与水平扁钢相同的连接扁钢，连接扁钢另一端与接地网相连接，所述接地网为若干个接地体构成，所述接地体为大型基础，大型基础包括1m³以上的基础。

所述步骤A为，在建筑物外圈每面选择相邻的两根主筋，然后再每根主筋上焊接1块长度为10cm的搭接扁钢，焊接过程中焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷。然后将水平扁钢与搭接扁钢进行焊接。三面施焊，保证焊缝长度大于10cm。搭接焊接就是采用搭接接头进行焊接。即两个分离的工件接头搭在一起，不是对在一起的焊接。选取主筋过程中选择中间位置的2根主筋，主要是便于操作，方便与接地网相连接。而选取2根主筋是为了提高可靠性，若全部选取则焊接工作量太大。

所述焊接过程中，采用搭接焊接方式，搭接焊接就是采用搭接接头进行焊接。即两个分离的工件接头搭在一起，不是对在一起的焊接。这样可以增大接触面积，保证焊接强度。连接过程中使用焊接方式连接，改变了以前主筋与地网靠捆绑连接的方式，连接效果更好，通路电阻比较低。

所述步骤C为，将连接扁钢头端弯折90度后，将弯折后的头端与水平扁钢表面进行焊接，连接扁钢另一端与接地网相连接。这样的做法也是为了增加连接扁钢与水平扁钢之间的接触面积，保证焊接的强度。

所述扁钢为用热镀锌扁钢，热镀锌扁钢具有良好的防腐性能。扁钢焊接过程中产生的热量会使金属表面的镀锌层熔化，故镀锌层损坏的部分要进行防腐处理。防腐的方法为：焊好后清除药皮，刷沥青做防腐处理。

以上的技术方案具体实施过程中，具体的过程为：

(一)厂址土壤电阻率的测量

首先对全厂土壤电阻率测定，全厂共完成了134测点：

建筑地段	辅助与附属建筑	主厂房	A列至升压站	储煤场	办公楼
						测点数	30	28	20	32	24

核心地段主厂房A列至升压站测量结果如下：

该地段共布置计20个测点，测点编号及位置见附图1。

该地段分为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三个电性分区，各电性分区的电性层厚度和电阻率值叙述如下：

Ⅰ区：

第一电性层：层厚2.0～2.5m，实测视电阻率值在163～471Ω.m之间。测定期间条件下，电阻率解释值为420Ω.m。

第二电性层：层底埋深12.0～14.0m，层厚在9.5～12.0m。实测视电阻率值在680～890Ω.m之间。测定期间条件下，该层电阻率解释值为950Ω.m。

第三电性层：层底埋深＞16.0m，层厚＞2.0m。该区域曲线尾支不完整，实测视电阻率值在228～534Ω.m，建议电阻率值按380Ω.m使用。

Ⅲ区：该电性区域为场地平整时的剥离地段，局部有中风化岩石出露于地表，大部分地方覆盖层厚度不足1.0m。由于岩石爆破剥离过程的特殊性，造成浅部地层电阻率横向差异很大，所以该区域的电阻率曲线形态各异，但总体电阻率值较高。各电性层厚度和电阻率值叙述如下：

第一电性层：层厚1.0～1.5m，实测视电阻率值在741～1243Ω.m之间。测定期间条件下，电阻率解释值为1050Ω.m。该电性层电阻率值与下一电性层相近，但该层电阻率值受大气降水、施工环境影响极大。

第二电性层：层底埋深10.0～12.0m，层厚在8.5～11.0m。实测视电阻率值在980～1320Ω.m之间。测定期间条件下，该层电阻率解释值为1100Ω.m。

第三电性层：层底埋深＞16.0m，层厚＞4.0m。曲线尾支不完整，实测视电阻率值在458～679Ω.m，建议电阻率值按560Ω.m使用。

Ⅳ区：该电性区域为场地平整时的剥离地段，中风化岩石出露于地表，很多地方测定电极难以钉入地下，电阻率值高。各电性层厚度和电阻率值叙述如下：

第一电性层：层厚1.0～1.5m，实测视电阻率值在981～1721Ω.m之间。测定期间条件下，电阻率解释值为1300Ω.m。该电性层电阻率值与下一电性层相近，但该层电阻率值受大气降水、施工环境影响极大。

第二电性层：层底埋深在16.0m左右，层厚约为15.0m左右。实测视电阻率值在1376～1437Ω.m，电阻率解释值为1400Ω.m。

测量结果可知在水平接地体(-0.6m)和垂直接地体(～-3m)区间的土壤电阻率，对于Ⅳ和Ⅲ来说，达到1050以上，Ⅰ区420Ω.m以上。从全厂的范围来说，原始平整后的土壤电阻率，场平标高-3m以内，经统计都在1050Ω.m左右，所以1050Ω.m将作为全厂接地电阻分析计算的一个重要基本值。

(二)全厂接地网最初设计

依据1050Ω.m的土壤电阻率，按规程允许的范围，在开关站和主厂房区域最大可能布置最多的水平和垂直接地体，然后计算可能的接地电阻值。

根据IEEEStd80-2000，11.3.1.1章中的计算公式，在故障电流持续时间为1S以及230kV系统故障水平为31.5kA条件下，水平接地体的截面积取150mm2的铜导线。

为了简化计算，接地网区域暂考虑由升压站围墙经主厂房至炉后主厂房区域，附属车间区域接地网不列入计算。

接地网占地面积A＝130mx300m＝39000m2。

根据土壤电阻率勘测报告，平均土壤电阻率为ρ＝1050Ω.m。

假设接地导体采取开挖人工接地沟的方式进行敷设，沟底宽800mm，顶部宽1000mm，深1000mm，采用80Ω.m的土壤夯实回填。

接地网区域为长方形130mx300m，接地导体等间距10m水平放置，水平接地体长度31x130+14x300＝8230m；在接地网外沿及部分网孔角放置接地极，共计200根，总长度为2.4x200＝480m。

由此得到：

L_T＝L_C+L_R＝8320+480＝8800m(4)

式中

L_T接地系统导体总长度m

L_C水平接地体长度m

L_R垂直接地极长度m

根据大一册P917式16-26：

$Rg=\frac{{\mathrm{\ρ}}_y}{2\mathrm{\π}lp}ln\frac{2lp}{d1}+\frac{{\mathrm{\ρ}}_z}{2\mathrm{\π}lp}ln\frac{lp}{d}---\left(5\right)$

式中

Rg人工接地沟的接地电阻Ω

lp水平接地体长度m

d1计算直径(人工接地沟梯形断面的内切圆直径)m

d水平接地体直径(m)

ρ_y原地层电阻率Ω.m

ρ_z置换材料电阻率Ω.m

接地沟计算直径为0.8m；

单位长度人工接地沟接地电阻即为接地沟内等效土壤电阻率：

${\mathrm{\ρ}}_g=\frac{{\mathrm{\ρ}}_y}{2\mathrm{\π}}ln\frac{2}{d1}+\frac{{\mathrm{\ρ}}_z}{2\mathrm{\π}}ln\frac{1}{d}$

${\mathrm{\ρ}}_g=\frac{1050}{2\mathrm{\π}}ln\frac{2}{0.8}+\frac{80}{2\mathrm{\π}}ln\frac{1}{0.0138}=207\mathrm{\Ω}.m$

由此得到接地网接地电阻：

$Rg={\mathrm{\ρ}}_g\[\frac{1}{L_T}+\frac{1}{\sqrt{20A}}(1+\frac{1}{1+h\sqrt{20/A}})\]$

$Rg=207\[\frac{1}{8800}+\frac{1}{\sqrt{20\×39000}}(1+\frac{1}{1+0.6\×\sqrt{20/39000}})\]=0.489\mathrm{\Ω}$

根据EPC合同要求，接地电阻小于0.5Ω。因此，接地网电阻满足要求。

(三)上述设计存在的问题

上述的设计方案，在数学计算上似乎已经解决了本工程的接地电阻问题，但实际并非如此。

a、如果全厂都按水平接地体的长度置换80Ω.m的低土壤电阻率的土壤，总共需要8200m³，一部20吨的翻斗车需要拉550趟以上，运距约5公里。厂址近邻的可用的土壤其土壤电阻率值多为100～200Ω.m，而厂址10公里范围内无法找到足够的低土壤电阻率的土壤。

b、而且在接地网格中大量的回填土极易使厂区地面沉降不均。

c、开挖大量的原土需要二次搬运，沿水平接地线回填1000mm×1000mm低土壤电阻率的土壤再夯实也非常费劳力，无法大规模使用工程机械。

d、由于这样处理后开关站的表面的原土土壤电阻率还是很高，接触电势计算还是很难满足要求。

所以在实际工程操作中很困难。

(四)解决问题的思路

a、在火电厂的施工工程中，汽机房和锅炉房由于有大量的设备基础，需要大开挖，本工程回填的土壤并非和原土一样，厂址区域都是稍受风化和完全未受风化的沙石，已经大量爆破搬走，作为今后道路的路基和大堤的护岸。

主厂房区域回填的时候，我们有意识地要求施工队尽可能回填泥土或者沙土，不允许用石块回填。虽然这些泥土和沙土的土壤电阻率只有100～200Ω.m，远达不到80Ω.m，但已经比原土好很多了，而且厂址周围很容易收集到。

b、主厂房A排外主变、230kV开关站区域是接地电阻、跨步电压和接触电势的考核区域，其设备基础，也是需要爆破开挖至-3米以下的。如果能够在回填的时候，考虑更低土壤电阻率的土壤，可以用极小的代价解决所有问题。所以在回填时要求施工方筛选更好的土壤，大约都在100Ω.m左右，原来开挖出来土石一律置换掉。

置换土壤后，用温拿4极法测量开关站的现场土壤平均电阻率为123.05Ω.m。

c、根据厂址岩土工程勘测报告，区域地下水有孔隙水和基岩裂隙水。上部水属于上层滞水，主建筑物地段水位标高一般在2.05～4.60m之间，雨季水位还会有所上升。

下部地下水，埋藏于基岩裂隙中，主要靠海水渗透补给，该层水主要分布于海平面以下(0.00m)基岩裂隙发育地段。

大型设备的基础和高大建筑物的构架基础开挖均接近甚至超过0.00m，是良好的接地体。

在浇筑大型设备基础和构架基础时，确保将两根主要钢筋全部电气贯通，引出至地面，与全厂水平接地体焊接在一起。

d、本项目刚好有一个卸煤码头，海上引桥长近480米，我们要求所有海上引桥和码头的柱子中的两根主筋保证电气贯通，引出到桥面，再全部与两根主接地线联通，引到厂区内，与厂区接地网相联。(五)全厂接地电阻测量

发电厂接地电阻的测量方法有多种，为了相互验证，本工程采用了两种测量方法：

a、电流-电压表三级法中的夹角法。

本实验方法采用《接地装置特性参数测量导则》DL/T475-2006标准的6.2.1.2(a)中提到的电流-电压表三级法中的夹角法。这是国内常用的方法。

本站用异频(45、55Hz)夹角电流、电压法(测试电流为3-5A)测量法测试接地电阻。其接线图如附图4所示。

$Z=\frac{Z^{\′}}{1-\frac{D}{2}\[\frac{1}{d_{PG}}+\frac{1}{d_{CG}}-\frac{1}{\sqrt{d_{PG}^2+d_{CG}^2-2d_{PG}{d}_{CG}\cos \mathrm{\θ}}}\]}$

Z------实际接地阻抗Ω,

Z’------接地阻抗测量值Ω,

D------主地网对角线长m,

dPG----电流极与被试接地装置边缘的距离m,

dCG----电位极与被试接地装置边缘的距离m,

θ------电流线和电位线的夹角°，

电压极与电流极夹角为30度，两电极引线长635.6米时(GPS推算)测量升压站的接地电阻值为0.23Ω。

b、电位降法

根据《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》第1部分常规测量(GBT17949.1-2000)，8.2.1.5节电位降法。该测量方法，与ANSI/IEEEStd81-1983,8.2.1.5条款等同。

此法包括将电流输入待测接地极及记录该电流与该接地极和电位极间电压的关系要设置一个电流极以便向待测接地极输入电流，其接线图如附图5所示，流过待测接地极E和电流极C的电流I使地面电位变化。沿电极C、P、E方向的电位曲线如附图6所示。以待测接地极E为参考点测量地面电位，为方便计，假定该E点电位为零电位。

电位降法的内容是画出比值V/I＝R随电位极间距x变化的曲线电位极从待测接地极处开始逐点向外移动每一点测出一个视在接地阻抗值画出视在接地阻抗随间距变化的曲线该曲线转入水平阶段的欧姆值，即当作待测接地极的真实接地阻抗。

理论上来说，在x＝0.618d的位置，所测的电阻值与真实接地电阻值最为接近。

电流极拉到了600m,电压极在0.618x600m处，测量的电阻值为0.16Ω，其他各5个测点一般在0.14Ω左右。

所以两种测量方法的结果都证明了全厂接地电阻小于0.5Ω，满足EPC合同要求。

(6)跨步电压和接触电势效验

根据目前已经施工的升压站至主厂房A列外接地网区域为长方形接地网，宽x长＝130m×140m。接地网占地面积A＝130m×140m＝18200m2，接地导体等间距10m水平放置，水平接地体长度14×130+15×140＝3920m；在接地网外沿及升压站内交叉点均放置接地极，共计210根，总长度为2.4×210＝504m。在原土层表面铺设0.2m厚度碎石，采用花岗岩材质，碎石直径0.05-0.1m，电阻率10000Ω.m(湿态)。接地导体埋深0.6m。

a、跨步电压及接触电势允许值

根据IEEEStd80-2000规范中公式27计算，衰减系数Cs为：

$C_s=1-\frac{0.09(1-\frac{\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_s})}{2h_s+0.09}=1-\frac{0.09(1-\frac{123.05}{10000})}{2\×0.20+0.09}=0.6935$

式中：ρ-------土壤电阻率，123.05Ω.m

ρ_s-------表层电阻率，10000Ω.m

h_s-------表层厚度，0.20m

由此得到跨步电压与接触电势允许值如下：

$E_{step50}=(1000+6C_s\×{\mathrm{\ρ}}_s)\×0.116\÷\sqrt{t_s}=(1000+6\×0.6935\×10000)\×0.116\÷\sqrt{1}=4942.76V$

$E_{touch50}=(1000+1.5C_s\×{\mathrm{\ρ}}_s)\×0.116\÷\sqrt{t_s}=(1000+1.5\×0.6935\×10000)\×0.116\÷\sqrt{1}=1322.69V$

b、最大入地电流(I_G)和对地电位升(GPR)

根据IEEEStd80-2000规范中公式63、64、65计算，

I_G＝D_f·S_f·3·I₀

式中：D_f-------衰减系数

S_f-------分裂系数

根据IEEEStd80-2000，当故障电流持续时间超过30个周期或者更长时间，衰减系数D_f可取值为1，查IEEEStd80-2000附录C中图表C.3，可以得到S_f＝0.7，根据EPC合同，230kV系统故障电流水平为31.5kA。

得到：

I_G＝D_f·S_f·3·I₀＝1×0.7×31.5＝22.05kA

GPR＝I_G×R_g＝22050×0.272＝5997.6V

由于对地电位5997.6V远大于接触电势允许值1322.69V，所以需要进一步的计算。

c、接触电势

$E_m=\frac{\mathrm{\ρ}\·I_G\·K_m\·K_i}{L_C+\[1.55+1.22\left(\frac{L_r}{\sqrt{L_x^2+L_y^2}}\right)\]\·L_R}$

式中：

K_ii＝1

$\begin{array}{cc}{K}_h=\sqrt{1+\frac{h}{h_0}}=\sqrt{1+\frac{0.6}{1}}=1.26& (h_0=1m)\end{array}$

$n_a=\frac{2L_C}{L_P}=\frac{2\×3920}{540}=14.52$

$n_b=\sqrt{\frac{L_P}{4\·\sqrt{A}}}=\sqrt{\frac{540}{4\×\sqrt{18200}}}=1.00$

n_c＝n_d＝1

n＝n_a×n_b×n_c×n_d＝14.52×1.00×1×1＝14.52

K_i＝0.644+0.148×n＝0.644+0.148×14.52＝2.79

$\begin{array}{c}{K}_m=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\×\[\ln \[\frac{D^2}{16\×h\×d}+\frac{{\left(D+2\×h\right)}^2}{8\×D\×d}-\frac{h}{4\×d}\]+\frac{K_{ii}}{K_h}\×\ln \[\frac{8}{\mathrm{\π}\×\left(2\×n-1\right)}\]\]\\ \frac{1}{2\mathrm{\π}}\×\[\ln \×\[\frac{{10}^2}{16\×0.6\×0.038}+\frac{{(10+2\×0.6)}^2}{8\×10\×0.0138}-\frac{0.6}{4\×0.0138}\]+\frac{1}{1.26}\×\[\frac{8}{\mathrm{\π}\×\left(2\×14.52-1\right)}\]\]\\ =\frac{1}{2\mathrm{\π}}\×\[\ln \[754.83+113.62-10.87\]+\frac{1}{1.26}\×\ln \[0.088\]\]\\ =0.77\end{array}$

代入所有参数，得到：

$\begin{array}{c}{E}_m=\frac{\mathrm{\ρ}\·I_G\·K_m\·K_i}{L_C+\[1.55+1.22\left(\frac{Lr}{\sqrt{L_x^2+L_y^2}}\right)\]\·L_R}=\frac{123.09\×22050\×0.77\×2.79}{3920+\[1.55+1.22\left(\frac{2.4}{\sqrt{{140}^2+{130}^2}}\right)\]\×504}\\ =1244.275V\end{array}$

d、跨步电压

根据IEEEStd80-2000规范中公式92，

$E_s=\frac{\mathrm{\ρ}\·K_s\·K_i\·I_G}{L_S}$

式中：

$\begin{array}{c}Ks=\frac{1}{\mathrm{\π}}\[\frac{1}{2\·h}+\frac{1}{D+h}+\frac{1}{D}\left(1-{0.5}^{n-2}\right)\]\\ =\frac{1}{\mathrm{\π}}\[\frac{1}{2\×0.6}+\frac{1}{10+0.6}+\frac{1}{10}\left(1-{0.5}^{14.52-2}\right)\]=0.33\end{array}$

L_S＝0.75L_C+0.85L_R＝0.75×3920+0.85×504＝3368.4

代入所有参数，得到：

$E_s=\frac{\mathrm{\ρ}\·K_s\·K_i\·I_G}{L_S}=\frac{123.05\×0.33\×2.79\×22050}{3368.4}=741.625V$

e接触电势、跨步电压与允许值的比较E_mvs.E_touch,E_svs.E_step

计算所得接触电势E_m为1244.275V，接触电势允许值E_touch50为1322.69V，网格电压小于接触电势允许值，满足要求。

计算所得跨步电压E_s为741.625V，跨步电压允许值E_step50为4942.76V，跨步电压计算值小于允许值，满足要求。

根据上述计算，230kV及A列外变压器区域接地设计，在整体区域铺碎石作为表层，主要道路采用水泥路面，接触电势和跨步电压均能够满足要求。

本项目发现原始土壤电阻率1000Ω.m级别后，优先采用低成本的解决方案：增加水平和垂直接地体的密度；所有的大型基础都利用作为接地体，几乎没有增加费用；全厂基础开挖后，爆破出来的石料，禁止用于回填；再另外找泥土回填，对于开关站重点区域，选用更低电阻率的粘土；而那些石料作为海堤的护岸或者道路的基础，节省大量购买石料的费用。

本项目施工150mm2接地线铜线17公里，2400长的铜接地棒434套，用于开关站花岗岩碎石1382m3，回填置换土壤电阻率100～200Ω.m的土壤不少于3万方，最后测量全厂接地电阻0.14～0.23Ω，满足EPC合同要求。

本工程的解决方案关键是充分论证采用何种技术方案组合，与全厂施工进度总体协调考虑，即在全厂基础施工开挖前就进行方案比较和论证，可以与基础处理方案、回填方案和资源的综合利用统筹考虑，并充分考虑厂址地质和地貌的特点，项目现场材料供应情况，使本技术方案非常经济合理，而不是单一地仅仅考虑解决接地电阻问题。

本技术方案与原设计方案，即沿全厂水平接地体置换80Ω.m的土壤比较，节省机械台班、土槽开挖、运土买土及分层碾压费用共140万元，因接地方案修改提出的开挖后的石料再利用于道路和海堤护岸，而节省的石料购买费用约184万元，扣除了另外运送置换土壤后的费用。共为项目节约开支324万元人民币。

本项目在不采取任何措施前，测试得到的土壤电阻值为2.47Ω，使用本实用新型后，土壤电阻值测量值降为0.23Ω。从附图7中可以看出，图7中横坐标为探针长度，而纵坐标为接地电阻，当探针的长度小于0.8km时，检测到的接地电阻小于0.3Ω，接地电阻都在0.5的范围内，达到设计标准。由于在0.8km以下的地底没有设有接地网了，故其接地电阻检测值增高。

Claims (5)

1.一种利用设备基础降低接地电阻的结构，其特征在于：包括有位于大型基础任意面上的主筋（1），主筋（1）与水平扁钢（2）连接，相邻2根水平扁钢（2）头端连接，在每根水平扁钢（2）上纵向连接有1根连接扁钢（3），连接扁钢（3）另一端与接地网连接，所述接地网由若干个接地体构成，所述接地体为大型基础。

2.根据权利要求1所述的利用设备基础降低接地电阻的结构，其特征在于：所述主筋（1）上连接有搭接扁钢（4），搭接扁钢（4）与水平扁钢（2）连接。

3.根据权利要求2所述的利用设备基础降低接地电阻的结构，其特征在于：所述搭接扁钢（4）与水平扁钢（2）之间，和\或水平扁钢（2）与连接扁钢（3）之间为搭接连接。

4.根据权利要求3所述的利用设备基础降低接地电阻的结构，其特征在于：所述连接扁钢（3）头端弯折90度后与水平扁钢（2）表面之间搭接连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的利用设备基础降低接地电阻的结构，其特征在于：所述水平扁钢（2）与大型基础任意面上的中间位置处的相邻的2根主筋（1）连接。