王予東 何 斌 凌 歡

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石油化工中的接地系統(tǒng)是維護(hù)石化項目安全可靠運(yùn)行、保障運(yùn)行人員安全和保護(hù)重要設(shè)備的安全的重要措施。石化系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障或其它大電流入地時，如果接地電阻值比較大，就會造成接地網(wǎng)電位異常升高；如果接地網(wǎng)設(shè)計不合理，還會造成接地系統(tǒng)本身局部電位差超過安全值。致使高壓串入監(jiān)控、控制設(shè)備等，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員安全損害。

石油化工是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，現(xiàn)今越來越多的石化項目新建，都對接地系統(tǒng)提出了較高的要求，其中較多設(shè)施是建設(shè)在高土壤電阻率的多巖地區(qū)，從而在高土壤電阻率地區(qū)，怎樣在有限的地網(wǎng)面積上做好接地系統(tǒng)、達(dá)到設(shè)計要求、保證運(yùn)行安全，成為設(shè)計與運(yùn)行部門非常關(guān)注問題。

1 接地故障對石化項目危害

雷電流的危害：①雷電引起的接觸電壓與跨步電壓使運(yùn)行人員受到傷害，以致死亡；②由于雷電流引起的機(jī)械、熱、化學(xué)或爆炸等效應(yīng)對建筑物及其內(nèi)部物體造成損害，這種物理損害的蔓延甚至還會影響環(huán)境，造成污染；③雷電電磁脈沖可導(dǎo)致建筑物內(nèi)部電氣和電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

故障電流的危害：故障電流對低壓電氣設(shè)備造成短路，以至破壞電氣設(shè)備的安全性，甚至損壞電氣設(shè)備。

靜電的危害：靜電的產(chǎn)生可以對爆炸、火災(zāi)危險場所內(nèi)可能產(chǎn)生靜電危險的設(shè)備和管道；可燃液體、氣體等管道、設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物的金屬構(gòu)件等產(chǎn)生爆炸危害。

2 高土壤電阻率條件下降低接地電阻分析

在高土壤電阻率地區(qū)，接地電阻一般很難達(dá)到要求，但為了降低接地裝置的接地電阻，保證石化系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，人們采取水平與垂直地網(wǎng)共同構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)降阻。

水平接地極主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)的接地電阻計算公式為

式中，Rn為任意形狀邊緣閉合接地網(wǎng)的接地電阻，Ω；Re為等值（即等面積、等水平接地極總長度）方形接地網(wǎng)的接地電阻，Ω；S接地網(wǎng)的總面積，m2；d為水平接地極的直徑或等效直徑，m；h為水平接地極的埋設(shè)深度，m；L0為接地網(wǎng)的外緣邊線總長度，m；L為水平接地極的總長度，m。

根據(jù)此計算公式可推：地網(wǎng)面積S與水平接地電阻Rn成反比，S越小Rn越大，S越大Rn越小。

外延射線水平接地極的接地電阻計算公式為

式中，A為水平接地極的形狀系數(shù)。

表1

通過此計算公式可推：外延射線水平接地極形狀系數(shù)為一字時接地電阻最小，且Rh與L成反比，L越小Rh越大，L越大Rh越小。

新型材料垂直接地極的接地電阻計算公式為

式中，K為土壤調(diào)節(jié)系數(shù)。

通過此計算公式可推：新型材料垂直接地極的接地電阻值與接地極長度 L與接地極等效直徑相關(guān)，隨著L與D的增大R越小，L與D的減小R增大。

在對接地網(wǎng)接地電阻計算分析中，我們可以通過如下幾個方面來降低接地網(wǎng)接地電阻。

1）在地下較深處的土壤為低土壤電阻率時，可采用井式或者深鉆式深埋接地體。

2）當(dāng)該項目附近有較低電阻率的土壤時，征地比較方便，可采用敷設(shè)引外接地網(wǎng)或者向外延伸接地體。

3）接地體直接與土壤接觸一般為剛性接觸，可在接地體周圍填充電阻率較低的物質(zhì)或壓力灌注降阻劑等以改善土壤傳導(dǎo)性能和降低其接觸電阻。

4）采用新型接地裝置，如電解離子接地體。

5）敷設(shè)水下接地網(wǎng)，當(dāng)利用自然接地體和引外接地裝置時，應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點與接地網(wǎng)相連接。

6）采用多層地網(wǎng)接地措施。

7）采用擴(kuò)大地網(wǎng)面積的方法。

針對不同地區(qū)、不同情況下的項目，只有采用相適宜的方法并且各種降低接地電阻措施不是相互獨立的，只有相互之間互相配合，才能獲得較好的效果。

3 工程實例

在某調(diào)壓加氣站降低接地電阻項目中，該站土壤電阻率為 4744.18Ω·m，接地電阻要求為 4Ω，地網(wǎng)長為78m，寬為77m，采用常規(guī)降阻方法敷設(shè)水平接地網(wǎng)并敷設(shè)低電阻率物質(zhì)、在重要設(shè)備周圍埋設(shè)鋼管泄放電流，可實現(xiàn)降阻為13.94Ω，與實際要求接地電阻值 4Ω相差甚遠(yuǎn)，通過分析，可知調(diào)壓加氣站外有一條長為100m的管道線，從而考慮沿著管道線敷設(shè)一條長為100m的外延射線，接地電阻降低為11.68Ω，還是未能滿足接地要求，在此情況下，考慮采用深井式深埋接地體或者采用新型接地裝置。從地勘報告可以得知，4m以下的土壤電阻率明顯偏高，采用深埋接地體對降低單體接地電阻效果不大，從而考慮使用新型接地材料離子接地體，通過計算并考慮地網(wǎng)實際大小，在接地網(wǎng)最外圈地網(wǎng)與外延射線上敷設(shè)53套3m離子接地體，計算得到接地電阻為3.9Ω，實際測得結(jié)果與計算值基本吻合，滿足接地要求，說明采用通過1）、2）、3）、4）種降阻方法在該項目中降低接地電阻值是有效的。

表2 采取各降阻措施后接地電阻降低情況

圖1 接地網(wǎng)示意圖

4 結(jié)論

本文分析了高土壤電阻率地區(qū)下石化項目中降低接地電阻的不同方法，通過理論分析與工程實例結(jié)合可以看到：敷設(shè)電阻率較低的物質(zhì)、外延射線、采用新型接地材料離子接地體等方法能有效的降低地網(wǎng)接地電阻。通過實例知道各種降阻措施不是孤立的，在使用過程中需要相互配合，才能獲得較好的降阻效果。

[1] 李景祿,鄭瑞臣.關(guān)于接地工程中若干問題的分析與探討[J].高電壓技術(shù), 2006(6)：36-38.

[2] 李景祿,等.關(guān)于大中型接地網(wǎng)降阻措施的經(jīng)驗[J].高電壓技術(shù), 2002, 28(9)：55-56.