淺談CCS電站機(jī)電安裝工程的接地安裝及選材

張發(fā)迪

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南昆明650041）

淺談CCS電站機(jī)電安裝工程的接地安裝及選材

張發(fā)迪

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南昆明650041）

接地工程是水電站建設(shè)施工中重要的一個分項(xiàng)，由于環(huán)境的不同接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在較大差異。系統(tǒng)的接地工程主要由接地體、連接線組成接地網(wǎng)絡(luò)，其中影響接地效果的幾個因素有土壤電阻率、接地體的選擇、安裝工藝等。在接地安裝中需要綜合考慮設(shè)備的可靠運(yùn)行、工作人員的絕對安全、最好的經(jīng)濟(jì)效果。下面將對接地工程各個關(guān)鍵環(huán)境進(jìn)行分析比較，來說明CCS電站接地安裝的合理性。

接地安裝；分類；選材

1　 CCS電站接地安裝工程中接地網(wǎng)的組成及施工工序

1.1明敷接地

明敷接地的安裝布置主要以設(shè)計(jì)圖紙尺寸為參考，整體應(yīng)做到橫平豎直，美觀大方。接地線應(yīng)水平或垂直敷設(shè)，敷設(shè)時(shí)用紅外放線儀或劃線的方式進(jìn)行放線，敷設(shè)位置應(yīng)不妨礙設(shè)備的拆卸與檢修，接地線表面應(yīng)有明顯標(biāo)示，端部預(yù)留或連接應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。銅包鋼絞線和接地銅排鋁熱焊接后應(yīng)對焊點(diǎn)處的焊渣進(jìn)行清理，檢查焊接的可靠性。對使用螺絲連接的接地銅排等，應(yīng)用板手檢查連接螺栓的緊度。施工程序如圖1所示：

圖1　明敷接地程序框圖

1.2暗敷接地

對應(yīng)澆筑在混泥土內(nèi)的銅絞線，在建筑物伸縮縫段用PVC管套住銅絞線，需注意銅絞線受力不可太緊，以配合建筑物的熱脹冷縮。對于埋入大地的暗敷接地施工前，檢查預(yù)埋坑位置和深度等符合設(shè)計(jì)圖紙要求后，方可進(jìn)行銅包鋼絞線、接地扁銅和接地極的預(yù)埋。施工程序如圖2所示：

圖2　預(yù)埋接地程序框圖

2　重點(diǎn)施工工序介紹

2.1接地極安裝

接地極安裝前，要根據(jù)現(xiàn)場情況判定是否需要鉆孔，對于直徑小于25 mm，且土壤為粘土的情況無需鉆孔，可以直接用錘頭套在銅包鋼接地極頂部，敲打錘頭打入接地極。敲打接地體時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，錘擊接地體正中，接地極應(yīng)與地面保持垂直，防止打偏。對于巖石、沙夾石土壤均需要土建進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑和深度根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工需要進(jìn)行，接地極放入孔中后，根據(jù)圖紙要求的材料回填并夯實(shí)。

2.2鋁熱焊接

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的接頭形式，采用廠家提供的相應(yīng)模具、配套工具和對應(yīng)接頭的焊接試劑。焊接接頭截取時(shí)要垂直于焊縫軸線方向截取，截取前用鐵絲將端頭扎緊，截取方式采用機(jī)械加工方式（例如用鋼鋸、切割機(jī)、磨光機(jī)、銑床等），不能使用剪切方法和熱切割方式，截取完成后檢查對接端頭的平整度，對于不齊的接頭應(yīng)重新截取。在施工現(xiàn)場進(jìn)行鋁熱焊接時(shí)若遇到下雨，要采取防雨措施，在焊接部位用腳手架管搭設(shè)防雨棚，避免雨水落在焊接模具上；若遇到大風(fēng)，要采取防風(fēng)措施，在焊接部位放置擋風(fēng)板，防止焊劑被吹散。

2.3避雷器、避雷針的安裝

將按照批復(fù)的設(shè)計(jì)圖紙和廠家安裝說明書進(jìn)行安裝，安裝前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙采用全站儀放置測量控制點(diǎn)，質(zhì)量要求遵循圖紙上提到的安裝質(zhì)量規(guī)范以及設(shè)備廠家提供的安裝要求。安裝程序如下：

（1）避雷器、避雷針吊裝時(shí)采用軟吊帶以及卸扣進(jìn)行吊裝，使用鋼絲繩時(shí)采取保護(hù)措施；吊裝過程中檢查穩(wěn)定性，防止傾斜。

（2）避雷器組裝前，檢查其各節(jié)位置的出廠標(biāo)志的編號，禁止互換，做到法蘭間連接可靠（部分產(chǎn)品法蘭間有連接線），連接處的金屬接觸表面，除去氧化膜及油漆，并涂一層電力復(fù)合脂。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙安裝避雷器支架，放電計(jì)數(shù)器底座接地確保牢固可靠。

（4）避雷器安裝時(shí)確保水平和垂直，并列安裝的避雷器三相中心在同一直線上。（5）按照圖紙安裝接線盒及銘牌，并朝向一致。（6）根據(jù)制造廠家隨設(shè)備到貨的安裝說明書進(jìn)行安裝、檢查和試驗(yàn)。

3　 CCS電站接地保護(hù)類型的分類、主要分布位置及施工工藝

3.1防雷接地

防雷接地由避雷針、避雷帶、接地網(wǎng)組成，電源（強(qiáng)電）防雷接地是受到雷電襲擊（直擊）時(shí)，為防止造成損害的接地系統(tǒng)。主要是用避雷器的一端與被保護(hù)設(shè)備（如通信塔、出線構(gòu)架等）相接，另一端連接地裝置。當(dāng)發(fā)生直擊雷時(shí)，避雷器將雷電引向自身，雷電流經(jīng)過其引下線和接地裝置進(jìn)入大地。在CCS電站主要安裝于室外高層設(shè)備及建筑物。下面將對其種類、布置及工藝分別介紹。

（1）較高的金屬構(gòu)架。主要分布在首部進(jìn)水口通信塔及路燈、調(diào)蓄水庫通信塔、出線廠出線構(gòu)架、室外控制樓通信塔等。施工工藝均是將避雷針安裝于設(shè)備頂部，采用1×185 mm2銅包鋼將避雷針與主接地網(wǎng)連接。

（2）室外建筑物。CCS電站所有室外建筑房屋均安裝避雷針，并沿建筑頂部護(hù)欄頂端用Φ12 mm純銅棒橫向焊接成避雷帶，再與主接地網(wǎng)連接。

（3）建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道和鋼筋結(jié)構(gòu)等。由于雷電引起靜電感應(yīng)副效應(yīng)，為了防止造成間接損害，如房屋起火或觸電等。另外雷電波會沿著低壓架空線、電視天線侵入房屋，引起屋內(nèi)電工設(shè)備的絕緣擊穿，從而造成火災(zāi)或人身觸電傷亡事故，所以CCS電站對建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道和鋼筋結(jié)構(gòu)等均有接地，如壓力鋼管、上下樓梯扶手、裝潢金屬骨架。其施工根據(jù)設(shè)備構(gòu)造進(jìn)行，若設(shè)備有螺栓可用銅牌或銅鼻子壓接，若無螺栓可焊接4mm×40mm的鍍鋅扁鐵，焊接完成后涂防腐漆。

3.2工作接地

工作接地是為了使系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運(yùn)行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。在CCS電站主要分為機(jī)器邏輯地、信號回路接地、屏蔽接地。

（1）機(jī)器邏輯地、信號回路接地主要根據(jù)設(shè)備說明書，采用壓接銅芯黃綠接地線的方式進(jìn)行接地。

（2）屏蔽接地。CCS電站電纜屏蔽層接地根據(jù)電纜分類接地方式也有不同。但接地工藝均是采用纏繞銅編織軟線后套熱縮管的方式進(jìn)行。

1）計(jì)算機(jī)電纜：電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路電纜屏蔽層，作為信號返回回路的同軸電纜，不得構(gòu)成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，應(yīng)集中一點(diǎn)接地。如計(jì)算機(jī)電纜采用雙重屏蔽，內(nèi)屏蔽層為一點(diǎn)接地，外層蔽層為兩點(diǎn)接地。

2）動力電纜采用兩端接地。

3.3等電位接地

在電力系統(tǒng)中，通常有許多不同型號不同性能的電氣設(shè)備同時(shí)工作。由于這些設(shè)備的工作狀態(tài)不同，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，不同的設(shè)備，其外露金屬部分可能有不同的電位，因此當(dāng)人體同時(shí)接觸這些設(shè)備時(shí)，會產(chǎn)生一定的接觸電壓，從而造成觸電事故。所謂等電位接地，就是用金屬導(dǎo)線將上述設(shè)備的外露金屬部分相互連接在一起，并將它們進(jìn)行共同接地。這樣，當(dāng)人體同時(shí)接觸不同的設(shè)備時(shí)，就不會產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓差。CCS電站等電位接地主要布置在各處通信室、直流配電室和繼電保護(hù)室。安裝程序如下：

（1）沿成排電氣盤柜敷設(shè)4 mm×40 mm銅牌，并用絕緣子支起加固。

（2）將各排銅牌兩端用同等規(guī)格銅牌連接，使其連接成一個整體的方格網(wǎng)。再將其與主接地網(wǎng)連接（不少于兩處）。次工序可用螺栓壓接。

（3）將各個盤柜接地點(diǎn)與就近接地銅牌連接。連接線依據(jù)圖紙中導(dǎo)體截面積要求用銅質(zhì)軟芯黃綠接地線壓接。

4　各部位接地材料的比較及選材

4.1主接地網(wǎng)

CCS電站主接地網(wǎng)在設(shè)備集中區(qū)域均有設(shè)計(jì)，主要分布于首部進(jìn)水口、調(diào)蓄水庫及出線場。主要材料有銅包鋼接地極、銅包鋼絞線、降阻劑及黏土。其選材有以下幾項(xiàng)理由。

（1）銅包鋼接地極及銅包鋼接地絞線耐腐性強(qiáng)，放熱焊接電阻小?？煽康谋ＷC了電站的長期運(yùn)行，施工期間無需電源配裝，節(jié)約成本的同時(shí)對施工安全及進(jìn)度起到了積極作用。

（2）降阻劑及黏土。在接地安裝中降阻劑屬常規(guī)用材，CCS電站主接地網(wǎng)首先采用降阻劑包圍銅包鋼絞線敷設(shè)，再使用黏土對其外包，對CCS電站的沙質(zhì)土壤電阻高這一條件進(jìn)行了改善。

4.2接地干線

CCS電站接地干線采用銅包鋼絞線外套PVC管的方式安裝。充分發(fā)揮了銅包鋼絞線機(jī)械性能強(qiáng)、導(dǎo)電性好的特點(diǎn)，集成了傳統(tǒng)接地扁鐵和純銅導(dǎo)體的優(yōu)勢。外套PVC管的安裝方式使管內(nèi)的銅包鋼絞線有更好的活動量，對接地體形成保護(hù)的同時(shí)建筑物伸縮縫處也得到了補(bǔ)充。

4.3設(shè)備接地端

機(jī)電安裝中為使安全可靠性、安裝強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)成本達(dá)到最優(yōu)組合，各種設(shè)備的接地安裝材料各不相同。CCS電站設(shè)備與主接地網(wǎng)連接的設(shè)備端用材主要包括：接地銅牌、銅質(zhì)軟芯電纜、接地扁鐵。下面就其應(yīng)用理由進(jìn)行說明。

（1）接地銅牌耐腐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)電率高載流量大。主要用于大型裝置和高壓設(shè)備，如GIS組合開關(guān)，變壓器、中性點(diǎn)接地裝置，各種電機(jī)等。

（2）銅質(zhì)軟芯電纜導(dǎo)電率高、轉(zhuǎn)彎靈活、安裝方便，根據(jù)不同設(shè)備可選擇不同截面導(dǎo)體。主要應(yīng)用于各種盤柜、樓梯扶手、門窗等轉(zhuǎn)彎較多地點(diǎn)。

（3）接地扁鐵相對于銅牌和銅芯軟線其優(yōu)勢主要是與設(shè)備連接時(shí)可焊接，對于無螺栓連接點(diǎn)設(shè)備適用性強(qiáng)。如盤柜基礎(chǔ)，油壓裝置等可焊接設(shè)備的連接。

5　防雷接地施工要注意的事項(xiàng)

（1）安裝前材料質(zhì)量的把關(guān)。材料質(zhì)量是工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，材料質(zhì)量得不到保證，施工人員的施工水平再高也無法保證施工質(zhì)量。安裝前需要查看銅包鋼絞線和銅芯線是否斷絲。

（2）安裝時(shí)即要保證跟其他專業(yè)的配合工作要及時(shí)高質(zhì)地完成，又要保證安裝質(zhì)量，主要需注意以下3點(diǎn)：

1）放熱焊要飽滿可靠；

2）與設(shè)備的焊接搭接面要符合相關(guān)要求，即大于2.5倍導(dǎo)體寬度；

3）各處壓接需清除接觸面間的雜物，保證可靠的金屬連接，保證螺栓緊固。

（3）安裝后要清除焊渣雜物，及時(shí)防腐刷漆、做好標(biāo)識。對各處抽頭要及時(shí)固定保護(hù)、以免土建工作對其破壞。

6　結(jié)論

CCS電站機(jī)電安裝工程的接地安裝，針對環(huán)境特點(diǎn)對安裝材料做出了相應(yīng)補(bǔ)充加強(qiáng)，如圖紙中無敷設(shè)黏土要求，但安裝時(shí)結(jié)合條件及時(shí)交流增加，并對圖紙進(jìn)行完善。在與各種設(shè)備連接時(shí)，根據(jù)各種結(jié)構(gòu)所選用材料各不相同，充分考慮了各種優(yōu)缺點(diǎn)后進(jìn)行安裝。最終順利通過各種測試驗(yàn)收，在國際工程中見證了技術(shù)的合理可靠。

［1］IEEE Std80-2000交流變電站接地安全導(dǎo)則［S］.

［2］成都桑萊特廠家產(chǎn)品手冊［Z］.

［3］UL467接地與連接設(shè)備［S］.

TM862

B

1672-5387（2016）09-0046-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.016

2016-04-15

張發(fā)迪（1989-），男，助理工程師，從事機(jī)電安裝施工及技術(shù)指導(dǎo)工作。