影响变电站接地电阻的因素和接地降阻的措施
- 格式:pdf
- 大小:282.24 KB
- 文档页数:4
变电站接地阻抗降阻措施评估方法摘要:电力系统运行过程中,接地系统是维护变电站安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施.调查表明,我国曾发生多起由于接地系统接地阻抗未达到要求所导致的事故或事故的扩大。
同时根据电网故障分类统计表明,在我国跳闸率比较高的地区,由雷击引起的次数约占40%~70%,尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区,雷击引起的事故率更高。
特别是电力系统操作以及雷电等通过各种途径在发变电站产生的暂态干扰会通过各种耦合方式在二次系统内产生相应的干扰电压,如不采取过电压防护措施,在暂态干扰下会影响二次设备的稳定与安全,进而影响电力系统的安全可靠运行。
关键词:变电站;接地阻;抗降阻措施;引言随着社会的发展,电力系统的紧张程度和能力都在增加,变电站越来越小,特别是在城市化程度较高的地区。
法规规范计算公式表明,接地网强度随接地网面积的增大而增大,接地网强度随接地网面积的增大而减小。
因此可以看出,在接地网某些表面下土壤电阻率较高的地区,相应接地网的电阻率一般较高。
为了确保这些地区的土地使用网络符合最适当的标准、方法或减轻负荷措施。
1现有接地网降阻措施及降阻效果在施工过程中采取了许多减少阻力的措施,例如局部改变土地、使用阻滞剂、利用地下水减少阻力、外部接地、扩大接地网的面积、安装双层网络、离子接地本项目分析比较了这些减轻负担措施的使用条件、影响和遇到的问题。
本文件将介绍适用于内蒙古中部和西部地区的减轻负担措施。
(1)土地局部变化。
对于低强度地区的接地装置,如果减少电阻的其他方法很困难,低强度土壤或低强度材料可由接地装置周围的高强度土壤取代,以便还可以在土壤周围使用抑制剂和膨润土,以提高土壤高强度地区的颗粒土壤和土壤的导电性,并降低接触强度。
(2)在外面接地。
变电站附近土壤电阻率低时,可将辅助接地网连接到内部主接地网。
必须注意室外接地:距离不要太远,接收体要埋得很深,要采取安全措施,避免因人畜步进电位器不同而引起的电气事故,要确保接地安全(3)拓宽接地网面。
变电站接地电阻超标的应对措施和建议发布时间:2022-06-01T08:13:00.133Z 来源:《新型城镇化》2022年10期作者:张旭张小文[导读] 本文对变电站接地电阻超标问题进行分析,提出相应的应对措施,以此解决变电站接地电阻超标问题,促进变电站良好发展。
张旭张小文中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司甘肃兰州 730050摘要:本文对变电站接地电阻超标问题进行分析,提出相应的应对措施,以此解决变电站接地电阻超标问题,促进变电站良好发展。
关键词:变电站;接地电阻超标;应对措施变电站接地电阻超标问题会对变电站安全稳定运行带来不良影响,所以在分析变电站接地电阻以及接地网性能中必须分析电阻超标问题。
对此,有效降低变电站的接地电阻可以确保接地电阻达到变电站接地网的任务需求。
电力系统一旦出现故障短路情况,势必会导致出现严重的电阻障碍,造成地网局部电压异常上升。
除此之外,还会对运行人员人身安全带来威胁,同时也会对设备造成二次破坏,导致控制设备故障问题严重化。
一、变电站接地电阻超标原因分析电力系统容量在不断扩大投产的过程中,经常会受到外界因素的影响,导致变电站接地电阻出现超标现象,这对变电站生产稳定安全运行带来严重影响。
对此,变电站需要对接地电阻出现的超标原因进行分析,以此实现对变电站接地系统的优化升级,确保电力系统变电站能够正常运行,变电站接地电阻超标原因具体如下。
(一)短路电流增大随着科学技术的不断发展,电力系统容量也在不断扩大,随着故障时地王电流的不断提高,电力企业需要依据相应的接地设计技术导则规定,优化升级接地系统,但是在实际过程中,由于变电站电气装置保护接地电阻受到外界影响,导致目标值要求变得越来越小。
(二)变电站接地网利用面积受限变电站接地网由于铺设面积受限,需要依照变电站交流电气装置接地标准,对较低电阻率土壤进行铺设外接地极,确保在城市中能够找到适合的外引接地。
但是在实际操作过程中,由于部分城市变电站接地网出现严重接地超标情况,导致变电站接地抗阻出现严重的地阻抗偏大问题。
传导类电法中接地电阻影响因素及其改善措施降低接地电阻、提高供电电流是传导类电法勘探的一个重要环节。
本文从理论上讨论了不同电极形状、大小、接地方式、埋入深度等因素对接地电阻的不同影响程度,提出了在实际工作中有效降低接地电阻的针对性措施。
标签:电极形状接地电阻改善措施电法勘探几乎可认为是金属矿资源勘探的首选方法,对传导类电法勘探而言,要获得较好的可靠的高质量原始数据资料,必须要有足够强的供电电流。
尽可能供入较大的电流,则是传导类电法勘探外业工作的关键环节。
提高电流强度,无外乎两种方式,一是提高电源功率,二是降低供电回路电阻。
提高电源功率是有限的,一味强调大功率输出会带来设备的复杂性与不安全性,也不现实;因此降低供电回路电阻是行之有效的方法,也是经常应用的方法。
1 电极形状与接地电阻在电化学中,电极电阻是指在电极附近电子传输的电阻效应,需要一个附加电压才能迫使电流通过这个电路。
在激发极化法和电阻率法的野外工作中,野外所用电极的特性与电化学电极的真正极化电极电阻现象之间可以类比。
电极电阻是指在离电极相对说来较近的距离内、由被扰动的大地产生的电阻值,在电法勘探外业工作中,通常所说的接地电阻实际上是指电极附近被扰动的范围内所产生的电阻值而非极间电阻。
(1)点电极对点电极来说,可将其视为半球形电极(图1a),在距电极r位置的接地电阻可用式①表示:Rr=ρ/2π[1/ r0-1/r] ①其中:ρ这围岩电阻率,r0为电极半径。
由上式可以得到接地电阻随距离的关系曲线图1b。
当距离电极半径10倍距离时,此时的电阻接近于围岩电阻。
实际工作中,r远大于r0,由式①得到式②R=ρ/2πr0…… ②式①、②说明接地电阻主要取决于电极附近围岩的电阻率;电极半径愈大,接地电阻愈小。
一般情况下,AB间大地电阻、供电导线线阻等可视为定值,供电回路间电阻则主要取决于A、B电极的接地电阻。
实际工作中,希望接地电阻尽可能的小,AB电极接地电阻小,可在一定的供电条件下供入较大的电流,提高有效信号强度;同样,对测量电极MN而言,如电极接地电阻过大,毫无疑问会产生较大的观测误差,影响数据采集的真实性。
为了防止电能的浪费、保护人身平安和设备平安等,降低接地电阻是很有必要的,降低接地电阻的方法有很多种,下面是我在网上看到的总结比较全比较常用的方法,不知道有没有和我一样对降低接地电阻的方法存在疑惑的朋友,不管怎么样,大家一起学习一下咯!如果你知道更多的方法,也可以分享啊!共同学习共同进步!1 更换土壤这种方法是采用电阻率较低的土壤(如:粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤,置换围在接地体周围0.5m以和接地体的1/3处。
但这种取土置换方法对人力和工时消耗都较大。
2 人工处理土壤(对土壤进展化学处理)在接地体周围土壤中参加化学物,如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等,提高接地体周围土壤的导电性。
采用食盐,对于不同的土壤其效果也不同,如砂质粘土用食盐处理后,土壤电阻率可减小1/3~1/2,砂土的电阻率减小3/5~3/4,砂的电阻率减小7/9~7/8;对于多岩土壤,用1%食盐溶液浸渍后,其导电率可增加70%。
这种方法虽然工程造价较低且效果明显,但土壤经人工处理后,会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。
因此,一般来说,是在万不得以的条件下才建议采用。
3 深埋接地极当地下深处的土壤或水的电阻率较低时,可采取深埋接地极来降低接地电阻值。
这种方法对含砂土壤最有效果。
据有关资料记载,在3m深处的土壤电阻系数为 100%,4m深处为75%,5m深处为60%,6m深处为60%,6.5m深处为50%,9m深处为20%,这种方法可以不考虑土壤冻结和枯槁所增加的电阻系数,但施工困难,土方量大,造价高,在岩石地带困难更大。
4 多支外引式接地装置如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊,可采用此法。
但在设计、安装时,必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响,因此,外引式接地极长度不宜超过100m。
5 利用接地电阻降阻剂在接地极周围敷设了降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降低与起周围介质之间的接触电阻的作用,因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。
降低接地电阻的综合措施在电气系统中,接地电阻是一个非常重要的参数。
低接地电阻可以保证系统的安全可靠运行。
而高接地电阻则可能导致电气系统的故障,甚至是安全事故的发生。
因此,在设计和维护电气系统时,我们需要采取一些措施来降低接地电阻。
接地电阻的含义和影响在电气系统中,接地电阻指的是电气设备或系统与地之间的电阻。
过高的接地电阻会导致以下影响:1.电气设备的安全运行受到威胁:高接地电阻会导致设备的电压升高,从而增大电气设备的故障率,严重的甚至可能会危及人员安全。
2.使用效果受到影响:高接地电阻可能会导致设备性能的下降,从而影响设备的使用效果。
3.对电力质量的影响:高接地电阻会增加系统的电压波动和谐波,对电力质量产生不良影响。
因此,我们需要采取一些措施来降低接地电阻,保证系统的可靠性和安全性。
降低接地电阻的综合措施1.接地电极的选取接地电极是降低接地电阻的一项重要手段。
接地电极的作用是通过增大接地面积,减小接地电极与土壤之间的电阻,从而降低接地电阻。
根据具体情况选用适当的接地电极是降低接地电阻的重要保证。
一般情况下,我们应该选择导电性能好、耐腐蚀、寿命长的接地电极。
具体的选择方法可以参考相关标准和规范,例如道路灯具接地标准GB/T15194-2003。
2.接地体的布置接地电极的数量和布置方式对接地电阻也有影响。
布置多个接地电极并使其间距适当,可以缩小相互之间的电阻。
因此,在设计电气系统的时候,需要合理布置接地体数量和布置方式以降低接地电阻。
3.接地电缆的选用接地电缆是接地电极与电气设备之间的重要连接部分。
适当选择导电性能好、耐腐蚀、寿命长的接地电缆可以降低接地电阻。
除了材料的选用外,我们还需考虑导线的直径和长度,因为导线的直径和长度影响导线的电阻。
因此,我们要尽量选择直径大、长度短的接地电缆来降低接地电阻。
4.土壤水分的控制土壤的水分对接地电阻的大小影响比较大。
在干燥的地区,土壤的电阻率比较大,从而导致接地电阻比较高。
接地电阻降阻的最好方法接地电阻是用于保护电气设备和人员安全的重要措施,而降阻则是为了提高接地系统的效率和可靠性。
下面是关于接地电阻降阻的50种最佳方法,并对每种方法进行详细描述:1. 选择合适的接地电阻材料:常用的材料包括铜、铜镍合金等,其导电性能好,能够有效降低接地电阻。
2. 加强接地电阻的安装质量:确保接地电阻与大地接触良好,避免电极表面被氧化或污染,否则会增加接地电阻。
3. 增大接地电阻的接触面积:通过增大接地电极或采用扩大接触面积的设计,可以降低接地电阻。
4. 控制接地电阻的长度:将接地电阻的长度控制在合适的范围内,以减少阻值。
5. 采用垂直接地电解质电极:在土壤中选择适合的电解质,并采用垂直放置的电解质电极,可以降低接地电阻。
6. 采用地锚接地方式:通过使用地锚将接地电极固定在土壤中,可以提高接地电极与土壤之间的接触性,降低接地电阻。
7. 布置足够数量的接地电极:根据需要,合理布置足够数量的接地电极,以增加接地系统的接地面积,从而降低接地电阻。
8. 优化接地电阻的排列方式:合理安排接地电阻的排列方式,使各个接地电阻之间相互耦合,减少电流分布的不均匀现象,降低接地电阻。
9. 注意接地电阻的距离和间隔:对于需要大电流接地的场所,接地电极之间的距离和间隔应根据需求进行合理安排,以降低接地电阻。
10. 定期进行接地电阻测量:定期测量接地电阻,及时发现电阻值的变化,并采取相应的措施进行调整和维护,保证接地电阻的降阻效果。
11. 清理和维护接地电极:定期清理接地电极,去除表面污物和氧化层,确保接地电极与土壤之间的良好接触,降低接地电阻。
12. 选择合适的接地电极材质:根据实际需求,选择合适的接地电极材质,如铜、铁、钢等,以降低接地电阻。
13. 在接地电极周围添加导体:在接地电极周围埋设导体,如铜带、铜板等,以提高接地系统的接地效果,降低接地电阻。
14. 采用增强型接地网:在接地系统中采用增强型接地网,可有效提高接地系统的接地性能,降低接地电阻。
变电站地网电阻偏大的危害及解决方法摘要:变电站的接地网是电力系统的核心元件之一,是电力系统安全运行的根本保证,是确保人身和设备安全的重要设施。
在电气系统发生故障或遭受雷击的情况下,短路电流和雷电流是通过变电站接地网迅速传入大地,从而保证电力系统的安全稳定运行,保证站内人员安全。
随着用电负荷的进一步增长,变电站的布点越来越密,变电站用地矛盾日益突出,制约着变电站的建设,较多变电站的站址只能选择在山岭山坡等高土壤电阻率地区,因此造成其变电站的接地电阻值很难达到规范要求,就需要对这些变电站地网进行降阻措施,本文主要分析变电站在高电阻率地区接地电阻偏大的问题及解决方法。
关键字:地网电阻;偏大;危害;解决方法0引言茂名地区近十几年来,随着用电负荷的增长,新建设了不少变电站,其中北部山区的变电站大多建设在山岭山坡等高土壤电阻率地区,这些变电站的接地电阻值很难达到规范要求,都需要对地网进行降阻措施,本文主要分析这些变电站接地电阻偏大的问题及提出比较有效的降阻方法。
1变电站接地网的作用及重要性变电站的接地网是电力系统的核心元件之一,是防雷接地、工作接地和保护接地三者的有机统一体。
变电站地网的主要功能有两个,一是确保设备安全可靠运行,二是确保故障时的人身安全。
当电力系统发生接地短路故障或雷击接地故障时,产生的短路电流经变电站接地网进入大地,就会在接地网上产生地电位差,如果接地网的接地电阻值比较大,短路电流在就会造成地网电位异常升高;另外,短路电流也会在接地网上产生不均衡的电位分布。
如果接地网设计不合理,就会产生较大的电位差,这时如果运行人员接触设备外壳,也会产生较高的接触电压;如果运行人员在变电站地面行走,则会产生较大的跨步电压,对运行人员产生危害。
另外,由于设备外壳都与地网相联,较高的地电位加在设备外壳上,就会产生反击事故,危及设备安全。
高压还会窜入控制室二次设备,会造成误动或拒动从而扩大事故,造成大面积停电事件。
降低变电站接地电阻的实际应用措施目前电能成为人们日常生产生活中不可或缺的重要能源,而且在人们对电能使用过程中对电能质量、可靠性及安全性要求也在不断增加,在这种情况下,电力企业为了能够确保电网运行的安全性和可靠性,则需要采取诸多切实可行的科学保护措施。
设置变电站接地装置是当前确保电网运行安全性的最主要措施之一,通过调置接地装置可以有效的降低变电站接地电阻,实现对各类接地电阻值的准确计算。
文中从变电站接地电阻的主要构成入手,对几种常用的降低变电站接地电阻的方法和措施进行了分析,并进一步对一些特殊的降低变电站接地电阻的措施进行了具体的阐述。
标签:变电站;接地电阻;构成;方法;措施前言为了更好的确保电力系统运行的安全性和可靠性,确保电力设备及工作人员的安全性,则在变电站内需要设置接地系统。
但在变电站接地系统运行过程中,一旦接地电阻处于一个较大的水平,则会导致接地短路故障的发生,地网电位也会处于一个较高的水平,不仅会对操作人员的安全带来较大的威胁,而且还会破坏设备的二次绝缘,如果高压串入到控制室内,还会导致控制和监测设备管理出现误动或是拒动,破坏监测设备管理,从而导致严重的损失发生。
所以在变电站运行过程中,需要对接地电阻采取必要措施,确保其能夠降低,从而保证电网运行的安全性。
1 变电站接地电阻的主要构成1.1 接地极与接地线电阻接地电阻主要由接地极及接地线电阻所组成,而且接地极和接地线电阻由于其属于金属类的导体,所以在整个接地电阻中,接地线电阻只占极小的一部分,而且几何尺寸及材质会对这部分阻值产生一定的影响。
1.2 土壤接触与接地体表面的电阻在变电站接地电阻中,还存在着土壤接触同接地体表面的电阻,这部分电阻的阻值直接受制于土壤颗粒大小、土壤性质和土壤中含水量的影响,同时与地面接触面积的大小也与其阻值具有一定的关系,而且这部分阻值所占接地电阻的整体阻值比例较大。
1.3 散流电阻散流电阻也属于接地电阻的组成部分,其主要是当接地体在向外延伸时,在一定圆周范围内当扩散电流通过土壤时会导致电阻产生,同时土壤中的电阻率、接地极的几何大小和形状都会对散流电阻的阻值带来一定的影响。
如何提高接地电阻及对接地电阻率的影响华天电力专业生产接地电阻测试仪(又称接地电阻检测装置),接下来为大家分享如何提高接地电阻及对接地电阻率的影响。
如何提高接地电阻当发现接地电极电阻不够低时,可以通过以下几种方法来改善它:1.延长接地电极在大地上的距离。
2.使用多个杆。
3.处理土壤。
4.测杆尺寸的影响:您可能会怀疑,将更长的测杆打入地面更深,会大大降低其阻力。
通常,将杆长度加倍会使阻力降低约40%。
多根杆的使用:两根间隔良好的杆伸入地面,可提供平行路径。
实际上,它们是两个并联的电阻。
两个电阻并联的规则并不完全适用;也就是说,合成电阻不是单个杆电阻的一半(假设它们的大小和深度相同)。
土壤处理:例如,当您由于坚硬的下层岩石而无法驱动更深的接地棒时,对土壤进行化学处理是提高接地电极电阻的好方法。
在所有情况下推荐最佳处理化学品都超出了本手册的范围。
您必须考虑对电极的可能腐蚀作用以及EPA和当地环境法规。
硫酸镁,硫酸铜和普通岩盐是合适的非腐蚀性材料。
硫酸镁的腐蚀性最小,但是岩盐便宜,如果在电极周围挖出的沟槽中使用,则可以起到作用。
应该注意的是,可溶性硫酸盐会侵蚀混凝土,因此应远离建筑基础。
另一种流行的方法是用专用的导电混凝土在电极周围回填。
其中许多产品,温度对接地电阻率的影响尚未收集到有关温度影响的大量信息。
有两个事实可以得出逻辑上的结论:温度升高会降低电阻率:1.土壤中的水分主要决定电阻率2.温度升高明显降低了水的电阻率。
3.随着温度降至冰点以下,电阻率继续增加。
接地测试仪是必不可少的故障排除工具,可帮助您维持正常运行时间。
建议您至少每年检查一次所有接地和接地连接,作为常规预测性维护计划的一部分。
如果在这些定期检查过程中测得的电阻增加超过20%,技术人员应调查问题的根源,并通过将接地棒替换或添加到接地系统中来进行纠正,以降低电阻。
应如何选择变电站接地网降阻措施的探讨发表时间:2019-05-05T16:48:53.093Z 来源:《电力设备》2018年第31期作者:甄景君[导读] 摘要:变电站接地网是变电站工作接地、保护接地和防雷接地的必要设施,是电网的安全稳定运行的重要保障,而接地电阻阻值大小是衡量地网性能的重要指标。
(中国石油管道局工程有限公司河北廊坊 065000)摘要:变电站接地网是变电站工作接地、保护接地和防雷接地的必要设施,是电网的安全稳定运行的重要保障,而接地电阻阻值大小是衡量地网性能的重要指标。
随着电力系统网架结构的进一步密集化,系统短路容量迅速扩大,系统发生接地故障后流经变电站接地网的入地电流不断增大。
较大的入地电流会造成地网局部电压过高,甚至反击破坏二次设备绝缘,对人身安全及设备正常运行构成极大威胁。
因此,对变电站接地网进行优化设计,选用合理的降阻措施,有着及其重要的意义。
关键词:接地电阻;降阻;户内变电站引言:变电站的接地电阻对设备和人身安全有着直接影响,接地电阻偏高危害非常大。
随着经济的发展,社会用电需求的增大,要求新建更多的变电站,可是变电站用地的选择越来越少。
为了节约土地资源,单个变电站的用地面积变小,站址选在地质条件较差的地区情况增多。
因此部分变电站接地电阻达不到规范要求,必须采用合理的接地网降阻措施。
一般的接地网降阻方法有以下几种:第一,更换原来高电阻率的土壤;第二,填充降阻剂;第三,做深井接地极;第四,铺设水底接地网;第五,外引接地极等。
采用什么样的方法措施要根据变电站现场地质条件、周边的地理环境、土壤电阻率、投资等来择优选择。
下面结合几个变电站的降阻措施,探讨应如何择优选择接地网的降阻措施。
1.某220kV变电站降阻措施通过调查情况显示,该变电站是建设在向南的半山坡上。
场地是在削平的半个山坡上,有一小部分区域是回填土。
上层是黄泥沙土,底层是花岗岩。
站内接地网按设计做完后。
接地电阻值实测为3.4Ω。
贵州变电站接地降阻方法浅析前言贵州省位于云贵高原东部,全省地势由西向东降低。
在地质上以碳酸盐岩广布、喀斯特景观普遍发育为特征。
整体土壤偏少且电阻率偏高。
这种地质条件对于变电站的接地电阻最终达到设计要求是非常不利的。
那么怎么才能有效地降低变电站接地网的接地电阻并且使投资成本不会过高之间达到一种平衡呢,下面本人就工作中的一些经验做一些浅显的分析。
一、常用降阻方法我们现在国内变电站一般常用的降阻方法有深井接地、加装接地模块、站区外延水平接地、加降阻剂、换填电阻率低的耕植土、电解离子接地极等。
1.深井接地深井接地就是根据站区面积增设数个(数量不宜太密,因为深井接地极之间会有屏蔽现象)20m以上的接地深井,把钢管接地极插入深井,并用压力灌注降阻剂。
这样做是一方面相当于纵深增大接地网的面积;另外一方面土壤深处含水层电阻率较低,能提高电流散流能力。
缺点是站区深处土壤必须电阻率较低,如果为坚岩等地质条件就不能达到相应效果。
2.加装接地模块接地模块又称非金属石墨接地模块。
是一种以非金属材料为主的接地体,它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成。
它针对金属接地体在酸性或碱性土壤中亲合力差、且易发生金属体表面锈蚀而使接地电阻变化的弱点,具有耐腐蚀、接地电阻稳定等特点。
缺点是接地模块市场混乱,良莠不齐,价格相差很大。
3.站区外延水平接地这种方法实际就是增大接地面积以达到降低接地电阻的目的。
对于周围有水塘、湖泊等低电阻地带或者比较偏僻,征地问题不大的地区变电站比较有效节约成本。
缺点是对于城区变电站等寸土寸金的地区成本过高。
4.加降阻剂就是在水平接地体包裹降阻剂,降低接地体与周围土壤的接触电阻,以达到降阻目的。
缺点是降阻剂一般都有腐蚀性,对于接地体及周遭环境都有一定影响。
5.换填耕植土就是用电阻率较低的耕植土换填接地体周围的电阻率较高的土壤,以达到降阻目的。
缺点是比较费人工和时间。
6.电解离子接地极由合金化合物组成,导体外部一般为紫铜管等耐腐蚀物质,内部填充特制电解化合物,能充分吸收空气中的水分,通过潮解缓慢释放电解离子,有效降阻并保持电阻稳定。
关于降低110kV变电站接地电阻方法探讨发布时间:2022-03-21T04:49:45.157Z 来源:《福光技术》2022年3期作者:李承儒1 李婷2[导读] 电力供应作为城市建设中的关键环节,对经济高速发展起到重要支撑作用。
110kV变电站接地网的设计运行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至关重要的作用,而降低接地网的电阻值能够有效提高其安全性。
本文通过对 ll0kV变电站接地电阻高的原因进行简要分析并有针对性的提出改良方案,从而有效地解决变电站接地系统的安全性问题。
李承儒1 李婷2中国电建集团海南电力设计研究院有限公司海南海口 570100海南电网有限责任公司海南海口 570100摘要:电力供应作为城市建设中的关键环节,对经济高速发展起到重要支撑作用。
110kV变电站接地网的设计运行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至关重要的作用,而降低接地网的电阻值能够有效提高其安全性。
本文通过对 ll0kV变电站接地电阻高的原因进行简要分析并有针对性的提出改良方案,从而有效地解决变电站接地系统的安全性问题。
关键词:接地电阻降阻 110kV变电站接地网作为变电站交、直流设备接地及防雷保护的基础,对系统的安全运行起着重要的作用。
接地电阻值是反映发电厂接地网电气性能的主要参数之一,其数值反映了接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。
接地电阻越小,流入大地的电流越大,越能保障变电站中电力设备的安全,因此接地电阻是否合格,直接影响到变电站是否能安全运行。
一、接地电阻的重要性与构成110kV变电站设计是城网建设中的关键环节,变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地,以及变电站维护检修时的一些临时接地。
如果接地电阻较大,在发生系统接地故障或其他大电流人地时,可能造成地电位异常升高,造成接地系统电位分布不均,局部电位超过规定的安全值,这会给运行人员的安全带来威胁。
第30卷第5期 201 1年10月
红水河
HongShui River Vo1.30.No.5
Oct.201 1
影响变电站接地电阻的因素和接地降阻的措施 黎丽 (广西泰能工程咨询有限公司,广西南宁530022) 摘要:变电站接地电阻是否达标直接影响到工程项目的投运,文章通过分析影响变电站接地电阻的因素,总结常 用的变电站接地降阻措施,并通过实际案例进行了分析,对类似工程如何合理选择降阻措施提供了参考。 关键字:接地电阻;变电站;土壤电阻率;降阻措施 中图分类号:TM72 文献标识码:B 文章编号:1001-408X(201I)05—0119—04
1前言 接地极或自然接地体的对地电阻和接地线电阻 的总和,称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数 值等于接地装置对地电压与通过接地极流人地中电 流的比值。按通过接地极流人地中工频交流电流求 得的电阻,称为工频接地电阻;按通过接地极流人地 中冲击电流求得的接地电阻,称为冲击接地电阻。 本文主要论述的是变电站的工频接地电阻。 随着城镇的发展建设,土地资源越来越紧张,而 地质条件较好的土地越来越少,变电站选址征地尤 为困难。变电站主接地网的接地电阻的大小,受到 地质结构、施工方法、设计方案等条件的影响,由于 它的大小关系到设备和人身的安全,故变电站投入 运行的条件之一,便是接地电阻值达到相关规程规 范要求。接地电阻值越大,当系统发生接地时,施加 在设备上的电压会越高,容易引起设备绝缘破坏、保 护误动及运行巡视人员的人身安全事故。 2影响变电站接地电阻的因素及接地 电阻计算 变电站接地网接地电阻受土质、天气条件、地网 接地体长度、接地极数量、深度、材质、接地体形状、 地网结构等多个因素影响。 根据地质报告中土壤电阻率测量成果,对变电 站多点的土壤电阻率进行加权平均,并考虑季节系 数(一般取1.3~1.5),得出变电站的综合平均土壤电
阻率,考虑各种因素和系数的影响,计算理论接地电 阻值,具体计算如下: 1 1+4.6— —
R ̄-0-213 (1档)+ (n 铷)(2)S “ 、
。 =(3ln 。。 ) (3) Rw=a1xR。 (4) 式中 W_— 意形状_边纺闭合按弛网的接地电阻,Q; h——水平接地极的埋深,m; s——变电站接地网总面积,m ; P——变电站的综合平均土壤电阻率,Q・m; z——水平接地极总长度,m; d——水平接地极的直径或等效直径,m
—接地网的外缘边线总长度,m; R —等值(即等面积、等水平接地极总长度) 方形接地网的接地电阻,n。 根据《交流电气装置的接地》有效接地系统和低 电阻接地系统中发电厂、变电站保护接地电阻宜符 合下式要求: R≥_2000 (5)
式中R——考虑季节变化的最大接地电阻,Q; 卜—一流经接地装置的入地短路电流。 式(5)中计算用流经接地装置的入地短路电流,
收稿日期:2011--08—15;修回日期:2011-08—17 作者简介:黎丽(1985一),女,广西容县人,助理工程师,工学学士,主要从事输变电工程接入系统及变电一次部分设计,E-mail:
m ̄.
1ily0303@163.corn。
119 红水河201 1年第5期 采用在接地装置内、外短路时,经接地装置流入地中 的最大短路电流对称分量最大值,该电流应按5~1O 年发展后的系统最大运行方式确定,并应考虑系统 中各接地中性点间的短路电流分配,以及避雷线中 分走的接地短路电流。此外还需进行接触和跨步电 势的校验,提高接触电势和跨步电势允许值最有效 的办法就是增大地表的土壤电阻率,如在采用碎石、 沥青、混凝土地面等,这与接地电阻的要求较小的土 壤电阻率是背离的,故进行变电站接地降阻时,需进 行权衡和经济比较。接触电势和跨步电势所要求的 接地电阻计算参见《交流电气装置的接地》,本文不 展开讨论。 3变电站接地电阻的降阻措施 由于降低接地电阻的费用较高,统一要求所有 变电站接地电阻都降到O.5 Q显然不科学,目前各 地区有不同要求,如云南电网公司要求变电站接地 电阻小于0.5 12,广西电网公司的有关文件要求变 电站接地电阻在满足接触和跨步电势的前提下不宜 大于1.0 Q。以下列举了几种工程上用到的降阻措 施。 (1)更换土壤。采用电阻率较低的土壤(如:粘 土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土 壤,置换范围在接地体周围0.5 m以内和接地体的 1/3处。这种取土置换方法对人力和工时耗费都较 大,但效果较为明显,且对变电站场地无污染,具体 案例可见云南安宁1 10 kV武家庄变电站。 (2)利用物理型降阻剂。在接地极周围敷设了 降阻剂后,可以起到增大接地极外形尺寸,降低与其 周围大地介质之间的接触电阻的作用,因而能在一 定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面 积的集中接地、小型接地网时,其降阻效果较为显 著。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方 法。不同土壤电阻率降阻率.,7参考取值范围详见表 1。具体案例可见广西玉林220 kV力园变电站。 表1降阻率 参考取值范围(降阻剂厂家提供的参数)表 土壤电阻率 p ̄500 5OO ≤1000 1000 ̄3000 p>3000 Q・m 降阻率叼, 3 4O 40—5O 5 刁O 70—90 % (3)当地下较深处的土壤电阻率较低时可以采用 深井接地。用钻机钻孔(也可利用勘探钻孔),把钢管 120 接地极打人井孔内,井深由计算确定,并向钢管内和 井内灌注降阻剂,具体案例可见云南安宁ll0 kv武 家庄变电站。 (4)在变电站站外征地困难时,可考虑采用斜 井。采用导航钻首先由站内向下一定角度斜钻,避开 挡墙基础,至站外后改为水平圆弧方向沿土壤基层 分界层钻进约一定距离后(一般为斜井的长度)露出 地面。在出口处采用热镀锌扁钢与钻头连接后再从 地中引回站内,回拉过程灌注降阻剂;灌注满后由端 头采用钢管往斜井内继续加压灌浆。具体案例可见 广西柳城220 kV里明变电站。 (5)当在发电厂、变电所2 000 m以内有较低 电阻率的土壤时可考虑采用扩大地网或外引接地 极。如接地装置附近有导电良好及不结冰的河流湖 泊,可采用此法。但在设计、安装时,必须考虑到连接 接地极干线自身电阻所带来的影响,因此,外引式接 地极长度不宜超过100 m,而且断面必须足够大。具 体案例可见广西来宾市220 kV贡模变电站 (6)其他措施:如电解地极、接地模块、深埋接 地极、利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介 质、采取伸长水平接地体、采取污水引入、双层接地 网和水下地网等等。
4具体案例分析’ 结合4个工佶勘I,分另 J介绍了所采用的降阻飚沲。 4.1广西来宾市22OkV贡模变电站 220 kV贡模变电站于2009年4月份投运,在 施工过程中,施工单位按设计图纸方案,全站主接地 网敷设70t物理型降阻剂后,在站内敷设1O口接 地深井进行接地电阻的处理,经过测试,变电站接地 电阻为1.56 Q,不满足计算要求达到的0.92 Q,变 电站内已无场地满足实施相关降阻措施的要求,只 能考虑在站址周边进行处理。站址位于红水河边,以 石头为主,土壤电阻率不高却是因为水分含量较多, 经现场实地勘察220 kV配电装置出线侧站外距围 墙约50 m处有一块低洼平地,目前没有使用,不同 深度土壤的电阻率值(Q・m)约为:5 m层为67,10 m 层为138,20 m层为280,30 m层为433,可在该处 做一个约40 mx40 m范围大小的接地网,再从变电 站220 kV配电装置出线侧围墙内,分别引接4根热 镀锌接地扁钢至该地网,新建接地网及外引的扁钢 均包裹降阻剂。敷设完水平地网后,进行接地电阻测 黎丽:影响变电站接地电阻的因素和接地降阻的措施 量,做法参见图1。
图1 220kV贡模变电站接地网改造示意图 经以上降阻措施后,220 kV贡模变电站工频接 地电阻为0.914 Q,满足小于0.92 Q、相关规程规范 及广西电网公司反事故措施的要求。 4.2广西柳城220kV里明变电站 220 kV里明变电站于2010年10月份投运,经 测试,变电站土壤电阻率范围值为155—872 Q・m, 经计算水平接地网的工频接地电阻值需小于0.89 Q, 实测值为1.139 Q,不满足要求,故需进行降阻,由于 此时变电站水平接地网已包裹共45 t降阻剂和敷设 8 El深井接地极,站内已无空间能继续完成降阻措 施,只能考虑在站外,进站道路较短,且站区周围已 被各回路出线塔包围,故考虑采用斜井方案,既可避 免产生土地征用或青苗赔偿等费用及纠纷,也不会 破坏线路出线塔的基础及接地网。 按照规程中水平接地极公式进行计算,如下所 示:
肛 (h寺 ) 其中:A=O.6;/=200 m(斜井长度);^=5 m(地极埋 深);d-O.1 m2(地极所占面积)。 计算可得斜井的电阻为 斜=O.0085 P,根据土 壤电阻率勘察数据,考虑季节系数lI3,土壤电阻率 取390 Q・m,则单个200 m的斜井电阻值: R斜=O.0085 p=0.0085x390=3.3 15 Q 两个斜井并联电阻值为: R并=争=3.315/2=1.6575 l'l
两个斜井与主地网并联电阻值为: Ⅱ1 × 1
R并。R原 =—_- —_ 一× =o.844 Q 上 . 1 U.石 1.6575。1.139
即通过钻两口200 m的斜井与主地网并联后理 论计算值为0.844 Q,可满足小于0.89 Q的设计要 求。经以上降阻措施后,220 kV里明变电站实测接 地电阻值为0.85 Q,满足相关规程规范及广西电网 公司反事故措施的要求。 4.3广西玉林220 kV力园变电站 220 kV力园变电站于2010年6月份投运,经 计算,该变电站接地装置接地电阻计算要求小于 1.O,计算工频接地电阻为2.34,故需要采取降阻措 施,由于该站地质条件较好,直接采用物理型降阻剂 进行降阻,最外围的水平接地体需降阻剂30 kg/m, 站区内接地网网格中每隔两根水平接地极敷降阻 剂,用量为12 kg/m,最终测试,变电站工频接地电阻 为0.5164 1"1,满足相关规程规范及广西电网公司反 事故措施的要求。 4.4云南安宁110 kV武家庄变电站 110 kV武家庄变电站于2011年5月投运,由 于武家庄变电站站址以中风化岩石为主,大部分强 风化基岩裸露,站区土壤电阻率不均匀,分布在 187~735 Q・m,在换掉水平接地体包裹的土壤为电 阻率小于100 Q・m的红粘土后,经测试,站内接地 电阻为0.77 Q,远小于未换土前的模拟计算值2.4 Q,由于仍未达到小于O.5 Q的要求,需继续进行降 阻,该变电站面积较小,现场无多余的场地扩大地网 面积,考虑浅层土壤电阻率较低,最经济实用的是在 变电站围墙范围内打6 In深的深井,使深井接地体 保持在土壤电阻率较低的这一层里,再采用电阻率 较低的材料物理高效降阻剂压力灌注到接地深井 内。 具体实施方案为:在变电站内四周围墙,距围墙 不小于1 m的地方,依据现场钻机安装难易程度设 置18口q ̄150mm×6m深井接地体,每口深井接地 体之间相距在不小于15 m。深井内垂直安装 4巧0 mm×5 mm×6m热镀锌钢管做地极接地体, 深井内采用压力灌浆工艺灌注l t长效环保物理防 腐高效降阻剂,深井接地体间距的布置合理,垂直接 地体间的屏蔽作用较小,可最大限度地利用现有地