变电所接地设计问题的探讨(新版)

When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors.

（安全管理）

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变电所接地设计问题的探讨(新

版)

变电所接地设计问题的探讨(新版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一"

的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。

1前言

接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地,对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视,往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加,接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此,接地问题越来越受到重视。变电所地网因其在安全中的重要地位,一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。另外,在设计及施工时也不易控制,这也是工程建设中的难点之一。因此,为保证电力系统的安全运行,如何降低接地工程造价,本文从设计的角度谈谈变电所接地设计中的有关问题。

2关于接地电阻

2.1接地电阻《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8—79)中对接地电阻值有具体的规定,一般不大于0.5Ω。在高土壤电阻率地区,当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时,大接地短路

电流系统接地电阻允许达到5Ω,但应采取措施,如防止高电位外引采取的电位隔离措施,验算接触电势,跨步电压等。根据规程规定,主要是以发生接地故障时,接地电位的升高不超过2000V进行控制,其次以接地电阻不大于0.5Ω和5Ω进行要求。因此,人们普遍认为,110kV及以上变电所中,接地电阻值小于0.5Ω即认为合格,大于0.5Ω就是不合格,不管短路电流有多大都不必采取措施。这是不合理的。

2.1.1接地的实质是控制变电所发生接地短路时,故障点地电位的升高,因为接地主要是为了设备及人身的安全,起作用的是电位而不是电阻,接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数,但不是唯一的参数。

2.1.2随着电力系统容量的不断增大,一般情况下单相短路电流值较大。在有效接地系统中单相接地时的短路电流一般都超过4kA,而青海地区变电所大部分接地电阻又很难做到0.5Ω。因此,从安全运行的角度出发,不管在什么情况下,都应该验算地网的接触电势和跨步电压,必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。

2.2接地短路电流分析当系统发生接地故障时,产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。

(1)经架空地线—杆塔系统;

(2)经设备接地引下线,地网流入本站内变压器中性点;

(3)经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以,正确地考虑和计算各部分短路电流值,对合理地设计地网有着很大的影响。

2.2.1架空地线系统的影响对于有效接地系统110kV以上变电所,线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。当发生接地短路时,很大一部分短路电流经架空地线系统分流,因此,在计算时,应考虑该部分分流作用,发生接地故障时,总的短路电流是一定的,只要增大架空地线的分流电流,就可减小入地短路电流,因此,降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个分支。架空地线采用良导体,正确利用架空地线系统分流,将使地网的设计条件更为有利。

2.2.2入地短路电流从上述分析可知,入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流,再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。如此计算,入地短路电流值相对比较小。由于接地电阻允许值R≤2000I,所以接地电阻相应的允许值就比较大,设计也容易满足。另外,对于一个给定的地网,其接地电阻也基本确定:从R≈0.5ρ/S可知,对实际的接地网面积减少有很大影响。

3关于接地装置的设计问题

3.1土壤电阻率的测量工程土壤电阻率的测量是工程接地设计重

要的第一手资料,由于受到测量设备、方法等条件的限制,土壤电阻率的测量往往不够准确。我省地处青藏高原东部,地质结构复杂,变电所占地虽然不大,但多为不均匀地质结构。现在的实测,往往只取3～4个测点,过于简单。建议提高测量精度,设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法,使设计误差值减小。

3.2接地网布置根据地网接地电阻的估算公式:R≈0.5ρ/S式中ρ——土壤电阻率(Ω•m),S—接地网面积(m2)R—地网接地电阻(Ω)地

网面积一旦确定,其接地电阻也就基本一定,因此,在地网布置设计时,应充分利用变电所的全部可利用面积,如果地网面积不增加,其接地电阻是很难减小的。

3.3垂直接地极的作用在110kV变电所中,一般采用水平接地线为主,带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知,接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明,面积为30×30m2—100×100m2的水平地网中附加长2.5m,40mm的垂直接地极若干,其接地电阻仅下降2.8～8%。但是,垂直接地极对冲击散流作用较好, 因此,在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极,以加强集中接地和散泄雷电流。例如,在330kV阿兰变电所的接地设计中,通过计算,接地网的设计全部由水平接地体构成,只在避雷针,

避雷器附近敷设少量垂直地极,实际运行证明效果是较好的。

3.4地网均压网的设计根据设计规程规定,当包括地网外围4根接地线在内的均压带总根数在18根以下时,宜采用长孔接地网,如图1(a)所示:(a)n=8(b)n=8图1由于110kV变电所占地面积一般不超过100×100m2,考虑均压线间屏蔽作用,均压线总根数一般为8～12根左右,故根据规程规定,一般采用长孔方式布置,但存在以下几个方面的问题。

3.4.1方孔地网纵、横向均压带相互交错,因此地网的分流效果优于长孔地网,均压效果比长孔地网好且可靠性高。

3.4.2长孔地网均压线与主网连接薄弱,均压线距离较长,发生接地故障时,沿均压线电压降较大,易造成二次控制电缆和设备损坏。当某一条均压线断开时,均压带的分流作用明显降低,而方孔地网的均压带纵横交错,当某条均压线断开时,对地网的分流效果影响不大。因此,建议在变电所地网设计时,采用正方孔均压网设计,以提高接地安全性。

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