英布鲁水电站接地设计的特点(1).docx

2011年第30卷第4期·DWRHE水利水电工程设计·55·

英布鲁水电站接地设计的特点沈文兰许冬语李建国

摘要英布鲁水电站地处罕见的高电阻率区且显酸性，其河水电阻率就高达1130Q·m,接地设计颇为困难。经过各种研究分析和技术经济比较，采用尽量加大水下接地网为主的综合接地措施，选择以镀锌扁钢为主的钢铜混合接地网，接地电阻的近似公式计算值、计算机数值分析计算值与现场实测值都比较接近。

关键词电阻率接地电阻接地网腐蚀镀锌扁钢

中图分类号TV734文献标识码B文章编号1007-6980(2011)04-0055-03

1英布鲁水电站接地设计独特的自然条件

英布鲁水电站位于刚果河支流莱菲尼河下游巴泰凯高原地区，土壤浅层为风化沙层，电阻率相对较低；而深层及河床以下为白垩系、第三系和第四系陆相沉积地层，以砂壤土为主，电阻率比较高。现场实测的电阻率较高，2005年10月测得莱菲尼河水电阻率平均值1130Q·m,砂壤土电阻率平均值5460Q·m(当沙子潮湿时为2300Q·m),砂岩电阻率平均值7600Q·m(含水时为4800ΩQ·m)。接地网所处的是酸性的砂壤土及河水；在2004年6月从莱菲尼河水取样实测出pH值为5.33,河水中阳离子总含量7.01mg/L(主要是K+、Na+离子，含量占6.21mg/L)、阴离子总含量16.61mg/L(主要是HCO?-离子和Cl-离子，分别为13.42mg/L和3.19mg/L),游离CO?含量4.07mg/L。

通常当土壤与河水为酸性时所含的离子具有化学活性和腐蚀性，电阻率比较低。但英布鲁情况却相反：水与土壤的电阻率很高，呈酸性且离子浓度又很低，这在国内外是非常少见的。从文献[1]表1-4可看出：河水电阻率与自然环境、水温、水中矿化度有关，当水中矿化度在10mg/L时含溶盐的水电阻率约500Q·m附近，而纯净水的电阻率高达250000Q·m;中国的河水电阻率在30～600Q·m范围之内，但矿化度普遍约100mg/L,河水电阻率多数为50Ω·m左右。

分析后认为：英布鲁地处热带雨林，气候炎热潮湿，人烟稀少，枯死的植被容易腐败分解成有机酸，土壤与河水中富含有酸性游离物质；同时当地雨量非常充沛，莱菲尼河的水量很丰富，大大地降低了水中的矿化度，使离子浓度被冲得很低，趋近

于纯净水，造成其河水电阻率远高于我国国内河流的河水电阻率。

2接地设计原则及接地电阻值的确定

按2020年规划英布鲁水电站220kV母线单相接地故障电流为6.5kA,可推算出流入地网的最大短路电流约为4.88kA。按照规程[2]的通常要求，地网电位升高值应小于2000V,即对应于英布鲁水电站总接地电阻应小于0.41Q,但选用该数值作为控制值过于保守，且很难达到。

根据DL/T5091第5.1.3条[2],如按高电阻率地区的要求，在满足接触电位差和跨步电位差等前提下，总接地电阻值可适当放宽到50。考虑到河水相对于砂壤土电阻率低的特性，尽量去扩大水中接地网的面积，充分散流；并通过经济技术比较以及采用各种综合措施，以获得既有较高的技术经济比，又具有尽可能小接地电阻的英布鲁水电站接地网设计。

3接地体材料和截面的选择

针对英布鲁接地网带来的可能腐蚀问题，应重点分析和研究下列情况：

(1)2003年10月现场调查时发现了1984年被遗弃在莱菲尼河边的1只小船，虽经近20年日晒、雨淋等自然环境的侵蚀，并无明显的锈蚀现象。

(2)中国对钢接地网有着大量成功的经验，又据国内各地对接地网的大量现场调查表明：钢接地体发生腐蚀最严重的地方是在地表附近；越往地下的深处或水下的深处，腐蚀反而越轻。

(3)水电站内混凝土中有大量的钢管和钢埋件、钢筋，假如邻近采用铜地下接地网的话，铁铜之间受杂散电流和原电池效应的影响大，电化学作

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用反而会更加速了钢件的腐蚀。

(4)如接地体全部采用铜导体，当时(2003—2004年)铜材单价曾高达镀锌钢材单价的10倍左右，全铜接地网的一次性投资较大。

在分析了铜铁接地体各自利弊的实例以及技术经济综合比较之后，选定了以镀锌扁钢为主体的钢铜混合接地网是比较合理的；再考虑到酸性腐蚀作用，埋在水下和地下的镀锌扁钢厚度选大二