降低管道站场接地电阻及延长接地体寿命的装置及方法

摘要

本发明公开了一种降低管道站场接地电阻及延长接地体寿命的装置，属于油气管道站场接地技术领域。所述装置包括金属槽盒、降阻剂和水平接地体；金属槽盒是由金属侧板、金属顶板和金属底板构成的方形结构；水平接地体设置于金属槽盒内；降阻剂充填在水平接地体的周围，并且降阻剂和水平接地体共同封闭在金属槽盒内；金属顶板和金属侧板上均设置有孔；水平接地体通过孔与外部接地引线连接。本发明还提供了上述装置的构建方法。本发明通过将水平接地体和降阻剂封闭在金属槽盒内，提高了油气管道站场接地系统的安全性、可靠性和稳定性，延长了油气管道站场的接地系统的使用寿命，降低了油气管道站场的运行成本以及对环境的破坏和污染。

说明书

技术领域

本发明涉及油气管道站场接地技术领域，特别涉及一种降低管道站场接地 电阻及延长接地体寿命的装置及方法。

背景技术

对于油气管道站场的接地系统，以往工程多采用热镀锌扁钢作为水平接地 体、热镀锌角钢作为垂直接地体。在高土壤电阻率、砂石地质或气候干燥地区， 这种接地系统的设计方案通常需要增加水平接地体的长度，以及增加垂直接地 体的数量。在地形和站场面区域受限的情况下，需要通过增加降阻剂的方法满 足接地电阻要求。

在高土壤电阻率、砂石地质或气候干燥地区，如果油气管道站场采用增加 水平接地体的长度，以及增加垂直接地体的数量的方法，来满足接地电阻要求 时，需要油气管道站场有足够的区域满足接地系统占地面积的要求。接地系统 面积增大，不同接地点的土壤电阻率存在差别，造成不同区域接地的电气、仪 表和通信设备存在电位差。当接地系统泄放雷电流或油气管道站场电力故障电 流时，势必会造成电气、仪表和通信设备的故障和损坏。

当油气管道站场的接地系统面积受到限制时，如果采用增加水平接地体的 长度，以及增加垂直接地体的数量的方法就不能满足接地电阻的要求，需要通 过在接地体周围增加降阻剂的方法来满足接地电阻要求。在增加降阻剂初期降 低接地电阻效果明显，但随着使用时间的延长，由于降阻剂固化和沙化，以及 因降水造成降阻剂被雨水冲走、流失，因此会使降低接地电阻的效果逐渐失效， 导致接地电阻随之增加，接地电阻不能满足油气管道站场的接地要求，这样在 接地系统泄放雷电流或油气管道站场电力故障电流时，将造成接地系统释放雷 电流或电力故障电流的时间延长，接地系统电压升高，造成电气、仪表和通信 设备的故障和损坏，影响油气管道站场的安全运行。另外，随着降阻剂的流失， 金属接地体暴露在土壤中，大大加快了金属接地体的腐蚀，造成金属接地体的 破坏和断裂，这会对油气管道站场的安全运行带来巨大隐患，以及增加油气管 道站场改造的运行成本；同时，流失的降阻剂会对地区环境和地下水产生污染 和破坏。

发明内容

为了解决现有高土壤电阻率、砂石地质或气候干燥地区使用的油气管道站 场接地系统存在的安全性、可靠性和稳定性差，以及降阻剂易固化、流失，金 属接地体易腐蚀等问题，本发明提供了一种降低管道站场接地电阻及延长接地 体寿命的装置，包括金属槽盒、降阻剂和水平接地体；所述金属槽盒是由金属 侧板、金属顶板和金属底板构成的方形结构；所述水平接地体设置于所述金属 槽盒内；所述降阻剂充填在所述水平接地体的周围，并且所述降阻剂和水平接 地体共同封闭在所述金属槽盒内；所述金属顶板和金属侧板上均设置有孔；所 述水平接地体通过所述孔与外部接地引线连接。

所述金属侧板上的孔位于所述金属侧板的上部。

所述水平接地体为热镀锌扁钢。

所述方形结构为正方形或长方形结构。

所述降阻剂为由膨润土、固化剂、润滑剂和外加胶凝物组成的物理降阻剂。

本发明还提供了一种上述装置的构建方法，建筑物钢柱与第一防雷引下线 的一端采用焊接方式连接，所述第一防雷引下线的另一端与断接卡子箱连接； 所述断接卡子箱固定安装在所述建筑物钢柱上；所述第一防雷引下线套在第一 PVC套管内；第二防雷引下线的一端与所述断接卡子箱连接，另一端与地下金 属槽盒内的水平接地体采用焊接方式连接；所述第二防雷引下线从地下到地上 段套在第二PVC套管内；电仪设备接地引出线的一端与电仪设备连接，另一端 与所述地下金属槽盒内的水平接地体采用焊接方式连接。

所述第一防雷引下线和第二防雷引下线均为热镀锌扁钢。

所述电仪设备接地引出线为热镀锌扁钢。

所述第一防雷引下线、第二防雷引下线与电仪设备接地引出线之间的水平 距离均大于15m。

本发明提供的降低管道站场接地电阻及延长接地体寿命的装置及方法，通 过将水平接地体和降阻剂封闭在金属槽盒内，从而保障了油气管道站场接地系 统的安全运行，有效地提高了油气管道站场接地系统的安全性、可靠性和稳定 性，同时还延长了油气管道站场的接地系统的使用寿命，降低了油气管道站场 的运行成本和对环境的破坏和污染，尤其适用于所有位于高土壤电阻率、砂石 地质或气候干燥地区的油气管道站场的接地系统，对于长输油气管线工程、油 气田地面工程、油库工程的接地系统都有着广阔的应用空间和较好的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的装置的平面示意图；

图2是本发明实施例提供的金属槽盒的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的金属顶板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的金属侧板的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的金属底板的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的装置的典型应用实例示意图；

图7是本发明实施例提供的装置的构建方法原理示意图；

图8是本发明实施例防雷引下线与电仪设备接地引出线的水平距离要求示 意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

参见图1至图5，本发明实施例提供了一种降低管道站场接地电阻及延长接 地体寿命的装置，包括金属槽盒1、降阻剂2和水平接地体3。其中，金属槽盒 1是由金属侧板11、金属顶板12和金属底板13构成的方形结构；水平接地体3 设置于所述金属槽盒1内；降阻剂2充填在水平接地体3的周围，并且降阻剂2 和水平接地体3共同封闭在金属槽盒1内；金属顶板12和金属侧板11上均设 置有孔；水平接地体3通过孔与外部接地引线连接。

在具体生产实践中，金属侧板11、金属顶板12和金属底板13的材质均采 用热镀锌钢板，金属侧板11、金属顶板12和金属底板13通过焊接实现相互固 定连接，从而保证金属槽盒1具有可靠的牢固性，同时还要对金属槽盒进行防 锈和防腐处理，以便延长金属槽盒的使用寿命。金属槽盒1所使用的热镀锌钢 板的厚度及尺寸应根据接地电阻计算确定；根据设计方案的技术要求，可将金 属槽盒1的方形结构设定为长方形或正方形结构。水平接地体3可采用热镀锌 扁钢，热镀锌扁钢与外部接地引线(主要包括防雷引下线和电仪设备接地引出 线)焊接。

如图3和图4所示，金属顶板12上的孔121和金属侧板11上的孔111均呈 均布分布，并且孔111位于金属侧板11的上部。通常情况下，仅选择在两个相 对的金属侧板11上设置孔111；孔121和孔111的尺寸应根据降阻剂2的使用 量来确定。需要说明的是，本实施例不具体限定孔的排列方式，只要能够方便 防雷引下线和电仪设备接地引出线与水平接地体的焊接，各种分布形式的孔均 可以实现本发明实施例。

图6和图7示出了本发明实施例的装置在西气东输二线轮南-吐鲁番支干线 增输工程中的构建方法：金属槽盒1通过回填土23埋藏在地面21以下，金属 槽盒1的尺寸为400×400mm，金属槽盒1所用的热镀锌钢板的厚度为2mm， 镀锌层的厚度大于70μm；水平接地体3采用－50×5mm的热镀锌扁钢，镀锌 层的厚度大于70μm，热镀锌扁钢应埋藏在冻土层以下，埋深为－1.3m；金属 侧板上的孔和金属顶板上的孔均为Φ10mm的孔，所有孔呈均匀分布，金属侧板 上的孔的最下沿距离侧板上边沿不大于50mm；降阻剂2为由膨润土、固化剂、 润滑剂和外加胶凝物组成的物理降阻剂，确保物理降阻剂中的导电体经过金属 槽盒上的孔适当地向周围土壤里渗透，同时又防止物理降阻剂流失。建筑物钢 柱9与防雷引下线8的一端采用放热焊接方式连接，防雷引下线8的另一端与 断接卡子箱6连接；断接卡子箱6固定安装在建筑物钢柱9上；防雷引下线8 套在PVC套管7内；防雷引下线4的一端与断接卡子箱6连接，另一端与地下 金属槽盒1内的水平接地体3(热镀锌扁钢)采用放热焊接方式连接，并做防腐 和防锈处理；防雷引下线4从地下到地上段套在PVC套管5内；电仪设备接地 引出线22的一端与电仪设备10连接，另一端与地下金属槽盒1内的水平接地 体3(热镀锌扁钢)采用放热焊接方式连接，并做防腐和防锈处理。在本实施例 中，防雷引下线4、防雷引下线8和电仪设备接地引出线22均采用－50×5mm 的热镀锌扁钢，镀锌层的厚度大于70μm；PVC套管7和PVC套管5均采用Φ 70的套管。为了防止不同接地系统之间的干扰，应设置防雷引下线4、防雷引 下线8与电仪设备接地引出线22之间的水平距离均大于15m，如图8所示。

通过上述实例的应用，显著降低了在高土壤电阻率、砂石地质或气候干燥 地区的油气管道站场的接地电阻，并且延长了水平接地体的使用寿命，极大地 节约了油气管道站场接地改造的费用，同时防止了降阻剂的大量流失，降低了 对地区环境和地下水产生的污染和破坏。本实施例可使今后油气管道站场接地 系统的建设更趋于标准化、模块化，提高了油气管道站场接地系统的安全性、 可靠性、稳定性，减少了施工工序和材料，方便运行维护，降低了设备的投资 和施工费用，尤其适用于所有位于高土壤电阻率、砂石地质或气候干燥地区的 油气管道站场的接地系统，对于长输油气管线工程、油气田地面工程、油库工 程的接地系统都有着广阔的应用空间和较好的经济效益。

本发明实施例应用于油气管道站场的接地系统后，可实现如下优点：

1)接地系统采用金属槽盒后，金属槽盒将降阻剂紧紧地包裹在水平接地体 的周围，并与土壤层紧密连接，形成了一个较大直径的导电体，有效地降低了 接地电阻值，减少了水平接地体的长度，减少了由于水平接地体过长造成的电 气、仪表和通信设备的接地电位差，提高了站场接地系统的安全性和可靠性。

2)降阻剂设置于金属槽盒内，有效地发挥了降阻剂的保水功能，通过金属 顶板和金属侧板上的孔吸收土壤的水分，防止了降阻剂被雨水冲掉或流失，降 低了降阻剂对地区环境和地下水产生的污染和破坏。同时，降阻剂中的导电体 通过金属顶板和金属侧板上的孔适当地向周围土壤里渗透，在大地中出现树枝 状的延伸体，产生树枝效应，其内层与水平接地体紧密相连，而其外层又与土 壤紧密相连，从而大大地降低了水平接地体与土壤的接触电阻。

3)降阻剂设置于金属槽盒内，在防止降阻剂流失的同时，最大效果地发挥 了降阻剂的防腐功能，使得水平接地体(热镀锌扁钢)与具有腐蚀性的土壤隔 绝，延长了水平接地体的使用寿命，降低了油气管道站场运行的成本。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不 用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。