一、項目描述

擬建站址位于鄭州市新密市龜山東坡南，北距國道343約150米。現站址處為廢棄采石場，場地內無高大建筑物，地下無管網設施，陡坎邊坡較多，高差較大。新建變電站占地面積約為6420平方米（長107米、寬60米）。

該項目建設區域覆土層較淺，土壤干燥，覆土層下方為風化巖結構，層位不定，土壤電阻率較高，地下水位較深，隨著開挖深度的增加，阻值出現上升的趨勢。根據《新密密南220千伏輸變電工程：巖土工程部分 第二卷》土壤電阻率測試報告中看出：土壤電阻率最高達到8533Ω，最低點為108Ω。站區內的電性結構橫向和縱向變化均較大，從反演計算成果看出一般測點縱向上均反映為多個電性層，大致規律是上部低阻，大部分測點的下部顯示高阻，阻值可達數千Ω?m，推測為下部基巖的反映，個別沒有高阻顯示的測點說明該點低阻層較厚或者該點的最大AB/2太小。  

按照地勘報告降阻措施設計中，土壤電阻率按2500Ω?m考慮。因本工程土壤電阻率較高，阻值分布不均，變電站采用普通的接地方式無法滿足接地電阻要求，需要采用降阻措施，使接地網接地電阻目標值小于0.35Ω。

二、方案設計引用的標準

1、DL/T 380       接地降阻材料技術條件

2、GB/T 21698   復合接地體技術條件

3、GB 15618      土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準

4、GB 6566        建筑材料放射性核素限量

5、GB/T 16927   高電壓試驗技術

6、NY 5010        無公害農產品  種植業產地環境條件

7、GB/T 50065   交流電氣裝置的接地設計規范

8、GB50057        建筑物防雷設計規范

9、GB50169      《電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗收規范》

10、GB 50260   《電力設施抗震設計規范》

11、國家能源局  《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義》

12、《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》（修訂版）（2018）

三、設計參數

1、根據現場土質情況，土壤電阻率推薦平均值為2500Ω?m。

2、土壤環境為弱腐蝕性；

3、根據水文氣象資料查詢，本地區最大凍土深度小于60cm；

4、接地電阻目標值：≤0.35Ω；

5、地網使用壽命＞30年。

四、優質降阻材料必須達到的要求

在土壤電阻率較高的情況下，采用傳統的金屬接地的方式，雖然有時能夠達到接地設計要求，但其有限的使用壽命會造成后期地網維護費用的增加，該項目區域土壤，隨著開挖深度的增加而出現阻值上升的趨勢，采用離子接地極或垂直接地鋼管，在施工難度上比較大，而水平接地極在降阻中起到關鍵作用，垂直接地極更多的是起到尖端放電、預防跨步電壓的作用，如采用金屬接地體作為主要降阻材料時，由于其與土壤的金屬堡壘及接觸性不好，在降阻要求1Ω以下時會力不從心，材料的數量會成幾何倍增，所以該項目建議采用金屬材料、非金屬碳凝接地電極和零歐復合接地體降阻相結合的降阻方式，利用超低阻值的碳凝接地電極和零歐復合接地體人工接地體來增大接地面積，提高泄流通路，延長地網使用年限。為使全場接地電阻達到接地設計值，并且保持阻值的穩定，項目中使用的接地材料應具備以下幾個條件：

4.1、 導電率要優秀(越低越好)；

4.2、 本體特性穩定，不受任何外在因素而改變自身的物理及化學特性(如高電壓沖擊等)；

4.3、 須具備無腐蝕性，不生銹，對接地網的其它構成物也不構成侵略性的腐蝕；

4.4、 要具有無污染性，不對大地土壤及地下水造成污染；

4.5、 本體強度及韌性要強(確保突波放泄時的效果)；

4.6、 具備額外的降阻性，且此降阻性需長效不劣化(方可確保接地網阻值的長期穩定，去除不必要的整改費用)；

4.7、 除了適合一般標準要求阻值地網外，更適合施作于小電阻地網(金屬接地體施作小電阻地網相當困難)；

4.8、 適應各種地質；

4.9、 成本低廉，施工簡單確實，工程性價比高；

由上可知，一般使用的銅包鋼、鋼管、角鐵及石墨型模塊等皆無法完全符合上述條件，唯有高強度環保型新型復合式碳凝接地電極才能完全符合，所以該項目全場接地網設計施工，最好的接地體選擇就是選用高強度環保型新型復合式碳凝接地電極和零歐復合接地體。

什么是零歐復合接地體

零歐復合接地體的研發方法科學縝密，材料選用石油提煉物、碳、高純石墨、銅材等為主材，結合傳統產品的優缺點，經過六年進行步步鉆研，打破傳統金屬部件連接模塊，實現復合材料的直接連接，解決了金屬制品發生腐蝕后與降阻模塊出現空隙、導致石墨接地網中斷失效的問題。產品優點：質輕、低電阻率、力學性能優良、防腐性能好、環保無污染、使用壽命長、適用范圍廣、占地面積小。土壤主要以離子導電為主，金屬分子電子導電為輔。金屬接地材料只有電子導電通道，所以接地電阻要求降到10Ω 以下時，其使用材料會不成比例的大量增加且不一定能降下來，阻值要求越低就會越顯優越性。

五、降阻材料的現狀

發達國家和國內大型、特種企業和變電站基本采用新型離子接地裝置，國內其余企業和變電站仍然采用普通金屬接地裝置和普通石墨接地模塊，隨著電力系統的發展，對接觸電壓和跨步電壓的分析成為電力系統地網設計中的關鍵，地網的降阻要求也越來越高。

長期以來，人們開發出許多種裝置，其應用狀況不甚理想，裝置上的缺陷、設計上的不足，生產工藝落后、售后服務跟不上，甚至是因為沒有將其作為接地保護裝置來對待。這些因素都直接或間接的導致了該類裝置的良莠不齊。以前的接地裝置都是基于導流和泄流，如：普通鋼管接地、鋼筋接地、角鋼接地等。其施工難度較大，容易遭受土壤酸堿腐蝕，降阻效果不佳。

后期我公司研究開發出新型復合接地裝置，采用高導電碳結晶和含電解質導電物的硅酸鹽高壓壓制而成，其施工難度小，降阻效果較好，不容易遭受土壤酸堿腐蝕，不易破損，對其施工工藝要求較低。

六、高阻值變電站降阻材料使用零歐復合接地體的原因

為了確保變電站內各種設備不受雷擊，必須要有一個穩定，可靠的接地網，而變電站接地電阻值一般要求是在0.5Ω以下，而施工地質差異不同，因此在做地網之前就務必要考慮到施工地區的土壤電阻率及地質特征，季節因素和溫度因素，遠期增加設備因素等，否則等到營建基礎完成之后再做接地網才發現困難度，這樣將會造成增加費用，耽誤工期等不良結果，并造成施工方及使用方的困擾，由此可知，施工前的積極了解將有助于整體工程的進行；因為土壤電阻率是地網設計及施工的方式的基礎參數，所以本公司對該項目所了解情況，采用高強度、長壽命、低電阻的碳凝接地電極和零歐復合接地體作為降阻材料，簡要提出接地網設計施工方案。

地網的壽命要想達到30年以上，首先要解決的是腐蝕問題。接地的腐蝕不光是氧化腐蝕，更多的是電化學腐蝕（原電池效應），高電位差的金屬能夠腐蝕低電位差的金屬。捷力通碳凝接地電極的電位差比金屬材料低很多，當它和金屬材質構成地網時，能起到保護地網的作用。目前防止電化學腐蝕常用的方法是采用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯接，以使腐蝕發生在電位較低的金屬上。而捷力通碳凝接地電極和零歐復合接地體本身電位差較低，不但起到降阻釋放電流的功效，還可以把金屬的腐蝕降低到最小限度。由于捷力通碳凝接地電極和零歐復合接地體在制造過程中添加了降低金屬的電化學反應速度的介質，如：硅酸鹽陰極防護、陽極緩蝕劑、混合緩蝕劑、有機緩蝕劑等，所以它材料本身不會出現腐蝕情況。

碳凝接地電極采用碳結晶體與天然礦石等以硅酸鹽水凝而成，做為接地裝置埋設在潮濕的土壤中，除了碳組份的電子導電通道外，自身基材的離子導電和隧道效應也會變的很強。利用電子導電通道+離子位移+隧道效應形成完美的泄流網絡。零歐復合接地體的研發方法科學縝密，材料選用石油提煉物、碳、高純石墨、銅材等為主材，結合傳統產品的優缺點，經過六年進行步步鉆研，打破傳統金屬部件連接模塊，實現復合材料的直接連接，解決了金屬制品發生腐蝕后與降阻模塊出現空隙、導致石墨接地網中斷失效的問題。產品優點：質輕、低電阻率、力學性能優良、防腐性能好、環保無污染、使用壽命長、適用范圍廣、占地面積小。土壤主要以離子導電為主，金屬分子電子導電為輔。金屬接地材料只有電子導電通道，所以接地電阻要求降到10Ω 以下時，其使用材料會不成比例的大量增加且不一定能降下來。捷力通的完美泄流網絡，阻值要求越低就會越顯優越性。

七、產品特性

1、密度比重高，是相同于國內其它品牌產品的1.43倍（2383㎏/ m3）

2、抗壓強度大，能達到19.6mpa (192Kg/cm2)

3、導電性能佳，室溫電阻率低0.0098Ω·m（9.8×10-3）

4、阻值穩定，壽命長（不受季節環境影響，100年）

5、體積小，重量輕，運輸方便

6、對周圍金屬的腐蝕率為僅為0.00122 mm/年

7、環保性能好，經國家專業實驗室檢測確認不含有害重金屬。

8、制作工藝精良（獲得接地模塊專利、高壓制程專利、螺紋電極接頭專利三項專利技術）

9、本體含水率﹤3﹪，吸水率﹤5﹪，材質非常穩定。

10、獨特的多種導電率的物質點狀結合，形成網狀的噴霧結構，當大電流通過時，將其細化分散成細小電流向土壤里噴射散流，尤其在電磁波的接地上更能體現其特性。

八、產品優勢

1、采用波浪型設計，增大了泄流面積。

2、抗壓強度大，能達到19.6mpa (192Kg/cm2)，遠大于國內其它品牌模塊，極具抗擠壓性，可防止施工回填和大地應力對電極的破裂。

3、二次水化，持續釋放堿離子形成鐘乳石效應強化周圍土壤的導電性能，增加散流體積保證阻值恒久穩定及良好的散流效果。這是“捷力通”的獨特特點，硅酸鹽在干燥時是絕緣體（>1×105），但在潮濕時會成為導體（1×10-2）

4、體積小，重量輕，人性化及環保性的包裝設計便于運輸和施工，提高施工效率。

5、“捷力通”產品是新型復合材料，無污染，避免金屬材料的腐蝕，污染問題，適用于任何環境地點。

6、壽命長，在金屬電極接頭用1：1水泥砂漿良好的封裝防腐條件下可達到100年，本體材質在土壤中是永久不會腐蝕的，會腐蝕的是金屬電極接頭部分，確實做好水泥砂漿封裝防腐免除了后續維護。

7、本產品經過國家認證實驗室實驗檢測，由于采用非金屬材料，不含重金屬，是一種綠色材料。

8、不具有強腐蝕性物質。

9、電阻率低，極好的導電能力，具有很強的抗沖擊電流能力。

10、“捷力通”產品經過國家絕緣子檢測中心實驗室試驗證明，本電極與銅金屬的測試值相比有更好的降阻效果。

11、316不銹鋼螺旋極芯設計，一方面能更好的適應強酸強堿的土壤環境，體積小容易封裝防腐不易被腐蝕，保證了長期有效的良好導電能力。另一方面也可增加了極芯與本體的握裹力，降低了接觸電阻。