杨兴华接地网降阻工程模板

柘溪电厂接地网降阻工程

杨兴华

( 湖南省电力公司柘溪水力发电厂, 湖南安化) 概述: 柘溪电厂接地网从1962年初步建成, 到运行年限长达45年, 接地电阻从运行之初的0.5Ω增大到测试的0.872Ω( 98年测试结果0.845Ω) , 期间虽经过两次小范围的降阻整改, 但由于年代的久远, 地网腐蚀严重, 已无法满足越来越大的系统短路电流通流的安全要求, 对设备和人员安全构成了严重威胁, , 在柘溪扩建工程施工的同时, 由湖南省汇粹电力技术有限公司对地网实施了整体接地降阻改造, 经过近两年的运行维护, 地网趋于整体稳定, 再次对整个地网进行测试, 测试证明柘溪接地网降阻工程基本到达了预期成效。

关键词: 接地网降阻成效

1 概况

柘溪电厂位于资水中游的大溶塘峡谷内, 下距安化县城12km。第一期工程装机容量447.5MW, 厂区主体建筑由拦河大坝、坝后式厂房、开关站、生产办公楼等组成, 功能布置在东西约400m, 南北约300m的狭小区域, 1961年元月第一台机组投产发电, 为湖南电网骨干电厂, 多年平均发电量21.7亿kW·h。

完工的第二期工程增加了2台单机容量250MW水轮发电机组, 利用原有水库, 在拦河坝右侧山体内设2条引水洞, 引水至山后地面式发电厂房。主厂房全长105.0m, 宽32.0m, 与原厂房衔接, 以两条220kV线路与系统连接, 电厂第二期工程完工后装机容量逾百万千瓦。

柘溪电厂接地网在第二期工程启动前面积约为 1 m2m, 主要由开关站、老厂房、#1尾水平台及拦河大坝地网组成。

2 柘溪接地网阻值的要求

2.1 电厂接地的意义

发电厂的接地好坏直接关系到人身和设备的安全, 因而愈来愈受到重视, 这是因为电厂的接地网不但要满足工频短路电流的要求, 还要满足雷电冲击电流的要求。由于接地网的缺陷, 引发的事故不胜枚举, 原因既有地网接地电阻方面的问题, 又有地网均压方面的问题。随着电网的发展, 特别是微机保护、综合自动化装置的大量应用, 这种弱电元件对接地网的要求更高, 地电位的干扰对监控和自动化装置的影响不得不引起人们的重视。为了保证发电厂内的一次设备、二次设备和微机自控装置的安全稳定运行, 对发电厂的接地网必须着重解决以下问题。

( 1) 接地网的接地电阻, 直接关系到工频接地短路和雷电流入地时地电位的升高。

( 2) 地网均压, 特别是接地网的局部容易向电缆沟内的电缆产生反击造成控制保护设备的损坏引发恶性事故。

( 3) 设备接地, 特别严重的是有的防雷设备, 如避雷线、避雷器的接地不好, 会产生很高的残压和反击过电压。

( 4) 接地线的热稳定, 如果接地线的热稳定达不到要求, 在接地短路电流流过时, 就会把接地线烧断, 造成设备外壳带电, 还容易发生高压向保护和控制线反击。

( 5) 接地网的腐蚀, 由于接地装置在地下运行, 故运行条件恶劣, 特别是在一些潮湿的地方, 或土壤呈酸性的地方最容易发生腐蚀。接地网腐蚀后电气参数会发生变化, 甚至会造成电气设备的接地与地网之间, 地网各部分之间形成电气上的开路, 因而应受到特别的重视。

2.2柘溪地网接地电阻允许值

根据中南勘测设计院对柘溪扩建工程接地设计计算值, 220kV 母线发生单相接地短路时, 全厂接地电阻允许值应不大于0.381Ω( 相应接地网电位为V) 。

如在新、老厂母线之间合理的建立电气联系条件下, 全厂接地电阻允许值R应不大于0.21Ω。参照三峡、凤滩等大、中型水电站的接地网电位按5000V设计, 考虑到柘溪电厂单机容量及远期二十年内220kV母线单相短路电流水平19.29kA, 地网电位选取3000V比较合适, 相应接地电阻允许值为0.31Ω。

故柘溪地网接地电阻设计允许值为0.29X( 1±10%) Ω, 即不超过0.32Ω。

柘溪扩建工程主厂房接地网地处高电阻率地区, 地网主要对厂房起均压作用, 以保证人身和设备的安全, 真正能降低扩建部分接地电阻的主要靠新厂进水口接地网与尾水系统接地网。其中进水口接地网的面积约3000m2, 尾水系统接地网的面积约4000m2, 接地网总面积7000m2。经过计算, 仍无法满足全厂设计允许值要求, 需要进行降阻处理。

3 柘溪接地网降阻措施

由于柘溪电厂接地电阻允许值要求较高, 难以单纯地经过降低地网电阻来达到要求, 结合三峡、凤滩等大、中型水电站经过提高地网电位与敷设大面积水下接地网的良好工程经验, 故柘溪地网亦经过这种方式来实施, 主要措施为:

( 1) 改造第一期工程相关接地网;

( 2) 扩大水下接地网面积;

( 3) 采用工频反击过电压及其保护措施。

3.1 #1开关站( 老厂开关站) 区域接地改造

#1开关站220kV区域三条出线龙门架下埋设了三根垂直接地极, 接地极埋设深度约为3至4m, 并经过50×5的接地扁钢沿220kV进线侧方向与开关站主地网连接, 同时与开关站主地网相连的两根TJ—120铜绞线经过电缆隧道将开关站与135出线平台及经过135边坡靠#1变侧电缆桥架与老厂主变箱体底座接地连接。

敷设到220kV出线龙门架侧的铜绞线自东向西与三根垂直接地极采用5×50的扁钢焊接, 并与220kV I母B相TV底下接地丼相连。

开关站110kV系统改造, 地网采用等距布置50×5扁钢, 形成矩形均压区域的方法进行, 与220kV系统区域进行了可靠连接。3.2 库区水下地网部分的施工

3.2.1 水电阻率的说明

水下地网是降低接地电阻最有效的方式, 降阻的效果与水的电阻率、水网面积有密切关系。12月和3月经试研院对柘溪电厂的水样导电率进行测试, 源水的导电率分别为219μs/cm、216μs/cm, 尾水的导电率分别为201μs/cm、198.3μs/cm。

3.2.2 水下地网施工

地网降阻以敷设坝上库区水下地网为主;

水下地网敷设采用矩形格法进行敷设, 材料采用TGX—Ф12B 水平连铸铜包钢导线及TJ-120铜绞线, 以柘溪水库老拦污栅处为入水起点, 水下地网边沿距离大坝267m, 左右两岸敷设的铜包钢导线沿水库上游两岸145m高程以下处分别敷设并固定, 每个矩形格间距约为50m, 跨库铜包钢导线共计12根, 每根导线悬挂2至3块约80公斤的水泥沉块吊落沉于水库底部, 同时导线自然下垂沉底, 水下地网敷设面积约为16万m2。

3.3 水下地网与新厂主地网的连接方式