变电站接地网设计
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1000kV特高压变电站接地网布置方案研究结合电力系统电压等级升高、容量增加、短路入地电流增大等情況,以北京西1000kv变电站的接地网布置为例,提出北京西1000kv变电站接地网布置方案,从土壤模型、地电位升、分流系数和接地短路电流等方面对该方案进行分析,经建模计算验证,该方案满足安全性要求,具有可行性。
标签:特高压变电站;接地网;地电位升;分流系数;辅助接地网一、土壤模型分析北京西1000kv变电站站址属山前冲洪积平原,地势开阔平缓,主要分布农田及林地。
站址地貌属于华北冲洪积平原,地势平坦开阔,地层主要为第四系全新统冲洪积成因的粉土、粉质粘土、砂类土等。
采用对称四极法对变电站站址的土壤电阻率进行测量。
利用CDEGS软件对测量结果的平均值进行建模分析计算结果最大方均根差为6.97%,拟合结果效果较好,土壤分层模型合理。
二、地电位升确定根据现有规程规范,变电站接地网在发生接地故障后地电位升高超过2000v 时接地网及有关电气装置应符合以下要求。
1、低压接地系统采用保护等电位联结系统。
2、采用铜带(绞线)与二次电缆屏蔽层并联敷设。
铜带(绞线)至少应在两端就近与接地网连接(当接地网为钢材时,应注意铜、钢连接的腐蚀问题),铜带(绞线)较长时,应多点与接地网连接。
二次电缆屏蔽层两端就近与铜带(绞线)连接。
铜带(绞线)的截面应满足热稳定的要求。
3、为防止转移电位引起的危害,对可能将接地网的高电位引向站外或将低电位引向厂、站内的设备,应采取隔离措施。
三、GIS接地问题分析由于该变电站采用1000kvGIS设备,三相母线装于不同的母线管道中,但在正常运行时仍有较大的感应电流,会引起GIS外壳及金属结构发热,使设备的额定容量降低,二次回路容易受到干扰。
常规超高压变电站接地网的布置方式不能满足特高压变电站的技术要求。
1000kvGIS在本体上设置连接分相壳体的相间分流排,以降低接地引下线及辅助地网中流过的感应电流。
南方电网公司110kV~500kV变电站标准设计第三册接地系统部分第3册接地系统安装模块(G4-DQ-JDXT)示范目标:不同设备的接地方式统一;接地设置规范、可靠、美观。
3.1 质量目标地网埋深符合要求,回填土符合要求,接地网布置符合设计规范。
接地网施工符合标准要求;安装整齐、规格统一,符合规程规范。
3.2 设计要求(1)接地网的埋深一般采用0.8m。
电气设备上部接地引下线材质采用扁铜或多股铜绞线,全站应采用统一材质。
(2)主接地线在经过电缆沟、电缆隧道等都应在其下方绕过,不应断开,不得浇注在混凝土中。
(3)室内有设备的房间设明敷的环形接地线或临时接地端子,沿墙敷设的接地干线离地高度为0.2m,每隔1.5~2m固定一次。
(4)接地线由室外引入或在室内穿墙,过楼板处应用镀锌钢管保护。
(5)室内接地网可由站区接地网、电缆隧道、夹层及电缆沟的接地干线引入,但连接点不得少于两处。
(6)变电站内应敷设独立的二次接地网。
该接地网全网均由截面不小于100mm2的铜排构成,分为室内和室外二次接地网。
二次接地网应满足一下要求:a)沿二次电缆沟道敷设专用铜排,贯穿主控室、继保室至开关场地的就地端子箱、机构箱及保护用组合滤波器等处的所有二次电缆沟,形成室外二接地网。
该接地网在进入室内时,通过截面不小于100mm2的铜缆与室内二次接地网可靠连接,同时在室外场地二次电缆沟内,该接地网各末梢处分别用截面不小于50mm2的铜缆与主接地网可靠连接接地。
开关场地的端子箱内接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与室外二次接地网连接。
b)在主控室、继电器室屏柜下层的电缆室内,按屏柜布置的方向敷设首末端连接的专用铜排,形成继电器室的二次接地网。
继电器室内的二次接地网经截面不小于100mm2的铜缆在控制室电缆夹层处一点与变电站主地网引下线可靠连接。
c)对于10kV保护下放于10kV高压室的,应在10kV高压室内的二次电缆沟中敷设截面不小于100mm2二次专用接地铜排,其末端在高压室内以截面不小于100mm2铜缆一点与变电站主地网引下线可靠连接,该铜排还应通过截面不小于100mm2铜缆与主控室、继电器室内二次接地网可靠连接,各10kV保护装置应用截面不小于4mm2的铜导线与该铜排可靠连接。
浅析变电站电气一次主接地网的设计【摘要】对变电站建设电气一次主接地网的设计与施工中存在的问题进行分析,并根据有关规程和标准的要求提出了一些解决问题的建议和方案。
【关键词】变电站;主接地网;设计;施工安装中图分类号: tm411 文献标识码: a 文章编号:变电站电气一次主接地网设计1.1 变电站电气一次主接地网设计存在的问题在设计阶段只给出一张整体布置图和一些简要说明,并未对入地电流和土壤的电阻率等重要数据的情况提供设计计算说明书,也不知道如何获取,因此在这种条件下设计出来的地网电阻值可信度极低。
将整体布置图作为竣工图纸交给运行单位存在一些不妥之处,因为在实际施工阶段存在许多改动的地方,很难做到横平竖直、拐弯的增减情况都存在。
整体布置图只将主干线画出,一些特殊设备的接地线怎样连接,例如电缆沟(要求一米之外有一条主干线,每间隔十至十五米要与电缆沟地线相接)主变中性点接地地点(要求有两根引下线引到不同的主干线连接)等与主干线的连接点位置在什么地方,均应在图中进行标注。
整体布置图未对设备密集区的接地线连接进行考虑,例如ct、开关、闸刀均排成一列,中间几乎没有主干线,将主干线连接至远处,不但材料消耗大而且增大了接地引下线的长度,对接地效果产生影响,施工中会出现一些问题,所以最好增加一至两条的临时主干线,如果按图施工则会出现考虑不周的情况。
控制室,高压室以及穿墙套管的接地网没有单独的接地设计图,运行单位无据可查,不清楚引入了几条主干线,也不知道主干线是否穿过了房子地下。
防雷设置的接地也并未在图上进行标注,只是简单在大致位置画了几个垂直接地极,在实际施工中到底往哪个方向进行布置,还应结合周围设备情况。
不能太靠近公路也不能离设备太近,尤其是端子箱和电缆沟,由于没有图纸,施工人员时常出现随意布置导致不合理情况和安全隐患出现。
变电站引外与金属管道引内接地的方法通常也为进行仔细考虑,设计上也为进行任何说明和采取其他措施。
220KV变电站接地网的设计庞国栋(内蒙古送变电有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010020) 摘 要:针对目前变电站和发电厂接地网的分布不均匀,以及接地电阻存在一定问题等缺陷,本文则是结合变电站接地网的设计原则,以220KV 变电站为参考地点,对接地网进行设计和计算。
其中包括对短路电流和工频电阻以及均压带的计算。
关键词:变电站;接地网;短路电流;工频接地电阻;均压带 中图分类号:T M862+.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)12—0095—05 电力行业在我国的现代化建设中扮演着一个重要的角色,而变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用。
随着现代社会快速化的发展,电力系统规模不断扩大,接地系统的设计也越来越复杂。
所以变电站接地技术成为电力行业研究的重点之一。
接地网作为变电站交直流设备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时有发生,因此,接地问题越来越受到重视。
而本设计结合变电站接地网的一般设计原则,具体内容包括:计算接地网的保护接地电阻和工频接地电阻,设计接地网的形状和均压带的布置方式,设计变电站接地网图。
对变电站人员以及设备安全可靠,解决了一些个弊病。
1 变电站接地网的设计1.1 220KV变电站资料图1 变电站一次系统接线图V 变电站占地总面积3平方米,变电站的接地网要求采用水平接地作为主边缘闭合的复合接地网,土壤电阻率为6欧米。
站中有主变压器型号--180000/220三绕组变压器两台,各绕组间短路电压标幺值:U k1-1=14%,U k2-3=9%,U k1-3=24%。
远期220KV 母线最大系统阻抗X 1=0.0080X 0=0.0133,接线组别为Y N ,Y n0,d 11,电压比220+8* 1.25%/121/38.5/10.5KV 。
绪论随着近年来电力行业的不断发展,电力系统的供电安全成为一个很重要的问题,然而变电站在电力系统中占有重要位置,故变电站的安全可靠运行的工作就显得十分重要。
变电站接地系统的合理性是直接关系到人身和设备安全的重要问题。
随着电力系统规模的不断扩大,接地系统的设计也越来越复杂。
变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
工作接地即为电力系统电气装置中,为运行需要所设的接地;保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止其危及人身和设备的安全而设的接地;雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。
变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外,还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
雷电是影响变电站安全运行的重要因素,变电站发生雷击事故,将造成大面积的停电,严重影响社会生产和人民生活,因此变电所防雷措接地施必须十分可靠。
变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针,将变电站的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。
为了防止在避雷针上落雷时对被保护物产生“反击”过电压,避雷针与被保护物之间应保持一定的距离。
变电站内安装使用着各种类型的高、低压变、配电设备,这些设备均直接和供电系统的线路相连,而线路上发生雷电过电压的机会较多,因此更要注意防雷。
变电站中防雷的主要装置是避雷器,避雷器是一种防雷设备,它对保护电气设备、尤其是变压器起了很大的作用。
一旦出现雷击过电压,避雷器就很快对地导通,将雷电流泄入大地;在雷电流通过后,又很快恢复对地不通状态。
变电站进线段的防护变电站的进线段杆塔上装设一段避雷线,使感应过电压产生在规定的距离以外,侵入的冲击波沿导线走过这一段路程后,波幅值和陡度均将下降,使雷电流能限制在5kV,这对变电站的防雷保护有极大的好处。
对于本次设计,一方面汲取了指导老师的宝贵意见,一方面查阅了相关的文献,并经过自己学习、研究和大量的计算将其完整的做出,但限于设计者的专业水平有限,难免会出现错误和不足之处,热诚希望老师批评指正。
变电站接地设计目的:1.接地电阻计算。
2.接地导体(接地极)截面计算。
3.规范对接地网敷设要求的掌握。
4.PE线截面计算。
5.为后续接地计算软件计算应用储备知识。
前置条件:1.最大接地故障不对称电流值计算。
参考规范:1.GB 50059-2011《35~110kV变电站设计规范》2.DL/T 5218-2012《220kV~750kV变电站设计技术规程》3.GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》4.GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》5.GB/T 51096-2015《风力发电场设计规范》6.GB 50797-2012《光伏发电站设计规范》7.DL/T 1364-2014《光伏发电站防雷技术规程》1. 概述电力系统、装置或设备应按规定接地。
接地按功能可分为系统接地、保护接地、雷电保护接地和防静电接地。
发电厂和变电站内,不同用途和不同额定电压的电气装置或设备,除另有规定外应使用一个总的接地网。
接地网的接地电阻应符合其中最小值的要求。
交流电气装置的接地设计,应遵循规定的设计步骤。
设计方案、接地导体(线)和接地极材质的选用等,应因地制宜。
土壤情况比较复杂地区的重要发电厂和变电站的接地网,宜经经济技术比较后确定设计方案。
备注:重要发电厂和变电站指:330kV及以上发电厂和变电站、全户内变电站、220kV枢纽变电站、66kV及以上城市变电站、紧凑型变电站及腐蚀严重地区的110kV发电厂和变电站。
变电站交流电气装置的接地设计,应符合现行国家标准《交流电气装置的接地设计规范》(GB/T 50065-2011)的有关规定;变电站建筑物的接地,应根据负载性质确定,并应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057中有关第二类或第三类防雷建筑物接地的规定。
风力发电场升压站和光伏发电站的升压站接地设计要求,与变电站的接地设计要求基本相同。
2. 接地网设计的要求2.1一般要求(1)设计人员应掌握工程地点的地形地貌、土壤的种类和分层状况,并应实测或搜集站址土壤及江、河、湖泊等的水的电阻率、地质电测部门提供的地层土壤电阻率分布资料和关于土壤腐蚀性能的数据,应充分了解站址处较大范围土壤的不均匀程度。
目录摘要 (Ⅰ)第1章:变电站接地网面临的现状··················( 1 )1.1 接地网的概述·······················( 1 )1.2 接电网的现状分析·····················( 1 )第2章:接地网优化设计的合理性··················( 4 )2.1 关于接地短路电流的计算及接地要求·············( 4 )2.2 对接地网优化设计的分析··················( 6 )第3章:城市变电站接地网设计···················( 8 )3.1 三维立体接地网基本原理··················( 8 )3.2 垂直超深钢镀铜接地棒垂直超深钢镀铜接地棒·········( 9 )3.3 城市变电站接地网设计特点·················( 11 )第4章:接地网优化设计的方法····················( 13 )4.1 接地网接地电阻计算及量大电阻的确定············( 13 )4.2 减小接地电阻的方法···················( 14 )4.3 工程设计中的几点建议···················( 16 )第5章:变电站接地网优化措施····················( 18 )5.1 改进接地网的技术措施·················( 18 )5.2 接地工程设计实践····················( 21 )第6章:与接地网相关问题······················( 23 )6.1 接地网在设计过程中注意事项···············( 23 )6.2 与城市接地网有关的接地·················( 25 )结束语····························( 27 )致谢····························( 28 )参考文献····························( 29 )I摘要随着电力系统容量的不断增加,流经地网的入地短路电流也愈来愈大,因此要确保人身和设备的安全,维护系统的可靠运行,不仅要强调降低接地电阻,还要考虑地网上表面的电位分布。
下载可编辑110kV及以上变电站接地网设计技术规范(草稿)1 范围为实现变电站接地网的安全和经济设计,在电力系统运行和故障时能起到保证一、二次系统和人身的安全的目的,且技术经济指标合理,特制定本规范。
本技术规范适用于110kV及以上电压等级的变电站新建工程和大修技改工程的接地网设计,提出了接地网的功能和安全性指标、接地网特性参数的取值标准、接地网设计的校核步骤等相关技术要求。
对如何因地制宜地选择降阻方式和措施也有所提及,对土壤情况比较复杂地区重要的变电站的接地网,宜经过比较后确定设计方案。
在技术规范中,接地网指110kV及以上电压等级、中性点有效接地、大接地短路电流系统变电站用,兼有泄流和均压作用的较大型的水平网状接地装置,通常由水平接地体和垂直接地极组成,为了降阻需要,还包括深井接地极、电解离子接地极和接地模块等。
变电站接地网的设计,应满足GT/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》等国家和电力行业现行有关强制性标准的要求,本规范作为上述规范的补充,结合深圳电网的实际运行情况进行了细化。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB50065-2011 《交流电气装置的接地设计规范》DL/T620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》GB 50150-2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50169-2006 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》Q/CSG114002-2011 《电力设备预防性试验规程》GB/T17949.1-2000 《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分:常规测量》DL/T 475-2006 《接地装置特性参数测量导则》3 接地网的安全性指标变电站接地网是变电站设备的重要部分,首先它为变电站内各种电气设备提供公共参考地,更重要的,在系统发生接地故障时起到快速泄放故障电流,改善地网金属导体和场区地表地电位分布的作用,保障故障状态下一、二次设备和人员安全。
例析220kV变电站的接地网设计良好的变电站接地系统是保证人身和设备安全、维护电力系统可靠运行的重要组成部分。
由于220kV变电站占地面积越来越小,变电站附近没有可利用的空地或可引接的接地面积也很有限,接地网一般只能在围墙内采取措施,特别是一些变电站所处地域土壤电阻率较高,如何采取有效措施,使高土壤电阻率地区地网接地电阻达到国家标准,是摆在变电站设计人员面前的重要课题。
1 工程概述接地网是变电站重要的组成部分,其接地电阻直接影响到电网和设备的安全运行。
接地网接地电阻的计算涉及到当地电阻率等复杂计算。
220kV景湖变电站占地32114平方米,位于东莞市厚街镇河田区,站内接地网面积为23523平方米,站外地网面积为3598平方米。
景湖变电站位于小山坡上,东侧有一条公路与厚街河田相连接广深调整公路,交通方便;西侧是池塘及果园,是站内地网外扩的方向。
本站土壤电阻率较高,站内6~10米层平均900Ω·米,站西面平均为500Ω·米,站内30米层平均903Ω·米,站西面平均为600Ω·米。
2 接地网设计根据参考文献[1]和参考文献[2],本变电站采用以水平接地体为主且边缘闭合的圆形复合接地装置模型来等效变电站的接地网,进行接地电阻的计算。
另外,公司标准要求,变电站的接地阻值不宜大于1Ω。
本站地网设计包括深井接地孔9个,深井接地极279米,水平接地带10.7千米,垂直接地极140根,地网分为站内地网和站外地网两部分,为276米×196米的长方形。
接地极采用L50×50×5镀锌角钢进行制作,长度为2.5米,其垂直埋深约-3.3米,与水平接地带镀锌圆钢在-0.8米处焊牢,并保证焊口听搭接长度,不小于设计要求96毫米,双面焊接。
水平接地带采用镀锌圆钢,埋设深度以最终水平地面为零面标高,不同的地面零面标高可能不相同,站内水平接地带的埋设深度为相对零面以下0.8米,站外水平接地带为相对零面标高以下1米。
刍议变电站接地网设计
摘要: 近年来电力系统运行电站因接地网事故造成设备损坏
供电中断的事故频有发生,其直接或间接损失数以亿元计,但尚有大量变电站地网存在着设计及施工缺陷,严重地影响了电网的安全稳定运行,同时与直接威胁到设备和人员的安全。
因此,接地问题越来越受到重视。
为保证电力系统的安全运行,本文作者从设计的角度谈谈变电站接地网设计中的有关问题,并提出自己的一些建议,供同行及相关人士参考、指正。
关键词:变电地网接地电阻接地材料设计
随着电力系统容量的不断增加,流经地网的入地短路电流也愈来愈大,输变电工程地网在系统中发挥着越来越重要的作用,担负着确保电力设备、运行人员安全及维护系统的可靠运行的作用。
在输变电工程设计中,往往忽视了接地系统的重要性,往往视为一项简单而粗糙的辅助工程,缺乏应有的足够重视。
同时经济的发展也不断压缩了电力用地空间,以沿海地区为例,按照经济发展需要大量电力设施予以配套,而规划预留的电力用地面积通常较小或者分布于边坡山角,地质土壤条件较差,给输变电地网设计及施工带来了很大困难。
本人以变电站接地网为例,就设计施工中经常遇到的一些问题,进行分析与讨论,希望引起广大相关人员的重视并对其有所帮助。
1 变电地网设计过程中地网接地电阻的计算
变电工程地网设计通常以计算为依据确定技术方案,计算的准确与否直接关系到实际接地效果,并影响运行的安全可靠性地网施工属隐蔽工程,通常与土建施工同时进行,一旦不能满足设计要求,采用补救措施相对困难,并会影响整个工程的进度,因此如何提高计算的准确度,以此为依据进行地网设计,确定恰当的技术方案,是地网设计要解决的根本问题。
目前接地电阻计算常用公式均为经验公式,虽来源于工程实践,对地网设计具有一定的指导作用。
但不同站址的土壤地质、气候等各个方面千差万别,公式的应用有很大的局限性。
因此针对不同的工程情况应对计算结果进行适当的修正,以确保设计方案的适用性。
1.1 接地电阻标准值的确定
目前电力系统110kv 及以上电压等级电网均采取中性点有效接地方式,对于大电流接地系统变电站地网考虑季节变化因素后的最大接地电阻,按照sdj8-79 ,《电力设备接地设计技术规程》对接地电阻有着明确的要求,接地电阻不大于0.5ω实际工程设计中,以计算结果为基础确定设计方案,并预留一定裕度以弥补施工的偏差。
实际工程设计中接地电阻标准值采用就高不就低的原则,通常计算值大于0.5ω时按不大于0.5ω要求,计算值小于0.5ω时按实际计算值来要求,笔者认为也是恰当的。
1.2 入地电流的计算
按照dl/t621-1997《交流电气装置的接地》附录b,入流电流的计算公式如下
i=(imax- )(1-ke1)(1)
i= (1-ke2)(2)
其中: imax为最大单相接地短路电流;
为流经变压器中性点的接地短路电流;
ke1为站内短路时的避雷线的分流系统;
ke2为站外短路时的避雷线的分流系统。
对于发电厂升压站,一般站外出口短流电流最大;而对于电网降压站站内单相接地短路故障时入地电流通常最大,所以我们下面仅以针对电网降压站站内单相短路进行分析。
发电厂升压站短路电流容量可分为两个部分:电网提供短路容量和电源提供短路容量;而对于电网降压站其短路容量完全来自电网侧,工程计算中可以视为零值,认为全部短路电流经大地及避雷线返回电源,此时式
(1)即变换为:
i=imax(1-ke1)(3)
如图1 所示电网提供的最大单相短路电流于故障点发生了分流,因为单相接地零序回路必须以大地为通路,所以一部分由故障点直接经地网入地(表示为ik),另一部分经变电站零序序网流入地网即。
那么按照上述分析可以得出一个与式(2)不同的公式,此
时入地电流应该表示为
i=(ik+)(1-ke1)=imax(1-ke1) (4)
实际上式(3)与(4)结论是一致的,站内短路时全部短路电流流入地网,然后再由避雷线及大地进行电流分配。
由此也可以分析出为什么对于降压站站外短路通常比站内短路时入地电流要小。
1.3 接地电阻值计算及降阻措施
地网接地电阻由三部分组成:接地体与周边土壤的接触电阻、大地电阻、接地体的电阻、相邻接地体间相互屏蔽产生的互电阻。
其中大地电阻和接地体电阻可忽略不计,而接地体间的互电阻往往也被忽视,其实计算的偏差很大程度上来源于此。
地网设计通常以水平接地为主,垂直接地极为辅组成复合接地主网,其接地电阻计算公式如下:
r=(3㏑)(5)
b=(6)
其中:r ——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻
l0 为接地网的外缘干线长度米;
s 为地网的面积米2;
d 为接地干线有效长度米;
l 为水平接地干线总长度米;
h 为接地体埋深米。
水平地网的接地电阻值很大程度上取决于地网的面积,但城市周边变电用地面积往往较局促,因此常采取扩大地网及外引接地体、设置接地深井、施放降阻材料等措施。
扩大地网及外引接地体虽降阻效果明显,但制约于用地面积,如外扩超出征地红线,则无法保证此部分地网的安全。
一些工程设计及施工当中,为达到验收目的,常采取此类措施,有时工程刚刚投产,外扩部分即被破坏,给系统运行埋下极大隐患,所以要慎重考虑。
设置并联接地深井非常有效,可以根据工程具体情况确定深度及并联数量,其接地电阻计算公式如下
rv=(3-3)
其中:rv 为深井接地电阻;
d 为深井有效直径 m;
l 为垂直接地极长度 m;
为土壤电阻率 m。
可采用扩径钻孔,充填降阻剂以增大导体有效直径降低深井接地电阻;处于高电阻率土壤或基岩区时采取孔底爆破致裂法增强与土壤接触效果;接地深井一般可以深入含水层,增加接地井的深度对降阻效果明显;但对于基岩较厚的站址,不宜采用深井。
设置深井的复合地网接地电阻值最终为:
)(3-4)
其中:为复合地网各部分之间的屏蔽系数,通常为1.3~1.4。
电流通过接地体向大地散流时,会受到其他接地体散流作用的影响,它们之间存在着一个互电阻。
计算若按简单并联而忽略屏蔽效应,则会造成很大的偏差。
另外根据周边的具体情况,可以采取斜向接地竖井,采用先进非开挖钻机设备使接地井向主网外方向45或60度倾斜,深入到道路及周边设施基础下方深处,充分利用大地立体空间,既扩大了地网面积,又可减小了屏蔽系数。
2 接地降阻材料应用及接地极防腐措施
2.1 接地材料及存在问题分析
目前使用的降阻材料有降阻剂、接地模块、电解离子接地极等,并已经在工程中得到了较为广泛的应用。
降阻剂通常以对金属有较强亲合力的胶凝物为基料,凝固后形成立体网状结构,在其中加入一些导电的颗料,化学降阻剂以电解质导电为主体,而物理降阻剂则以非电解质粉末如木炭、石墨及金属粉末为导电材料降。
阻剂的降阻机理一般有以下几个方面:
(1)随着降阻剂的扩散和渗透作用,降低接地体周围的土壤电阻率。
(2)扩大了接地体金属接地体的有效截面,增大与土壤的接触面
积,降低了接触电阻。
目前对降阻剂在工程应用中反应最为强烈的有以下问题:
(1)对接地体的腐蚀问题。
降阻剂虽然短期内起到了一定的降阻作用,但降阻剂对金属接地体均存在不同程度的腐蚀性,尤其是包裹降阻剂的地线与未包裹部分的交界部位会产生严重电化学腐蚀。
(2)降阻稳定性与长效性问题。
部分厂家追求短期的降阻效果,加入了大量的无机盐类,但随着电解离子迅速流失而失去降阻效果,地网接地电阻迅速反弹回升。
2.2 接地模块
接地模块也是目前常用的一种降阻材料,它是一种以非金属材料为主体的接地体。
它由导电性、稳定性较好的非金属矿物质和电解物质组成。
经过市场调研,目前国内市场的接地模块产品材料成分与降阻剂相似,是把降阻剂事先预制成不同形状模块,使用时直接埋设并与接地干线可靠连接,所以接地模块存在的问题与降阻剂基本相同。
2.3 电解离子接地极
电解离子接地极是在管状接地体内部加入负离子填充剂,作为一个离子发生装置,产生的离子不断扩散到周围的土壤中,从而达到接地降阻要求填充剂有良好的渗透性能,深入到泥土及岩缝中,形成树根网状,增大了泄流面积。
目前电解离子接地极的市场价格较高,每根长2.5-3.0m 约1 万元人民币,并且由于电解离子接地极依靠释放离子来实现降阻,其长效性难以保证,同时也增加了土壤对接地体的腐蚀作用。
综上所述,各种降阻材料最大的问题是长效性和对金属接地体的腐蚀作用,设计中要慎重选择降阻材料,不仅考虑短期的降阻效果,更要保证长期的可靠性。
2.4 接地极防腐措施
电力部门曾经对各地运行10年以上变电站地网开挖检查,发现接地导体腐蚀较为严重。
目前变电站设计运行年限均不小于30年,地网寿命周期也应与之一致。
因此需对地网采用适当的防腐措施,常用的方法主要有采用铜质接地材料、导电防腐涂料、牺牲阳极法和外加电源法等,以上方法在国内电力工程领域已有采用。
3 结束语
变电地网对电力系统的安全运行发挥着越来越重要的作用,应该引起设计人员的足够重视。
接地计算对地网设计具有重要的指导作用,应根据计算进行地网方案优化设计,以确保变电地网的降阻效果。
各种降阻材料能有效降低接地电阻的同时,也对地网的运行带来了很多的负面影响,因此设计中应根据各种降阻材料的不同特点,谨慎选择,并采取必要的防腐措施。