接地設(shè)計(jì)方案(優(yōu)選.)

1、XXXX變電站接地工程設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)單位：XXXX工程有限公司2000年1月目錄1. 工程基本情況 12. 設(shè)計(jì)依據(jù) 13. 設(shè)計(jì)思路和原則 131 設(shè)計(jì)思路 13 2 設(shè)計(jì)原則 34 方案說明 44 1 地網(wǎng)的設(shè)計(jì) 44 2 土壤電阻率的確定 44 3 接地材料的選擇 54. 4 接地電阻的推導(dǎo) . 64. 5 接觸電壓、跨步電壓的推導(dǎo) 61. 工程基本情況XXX）變電站，電壓等級(jí)是330/132/33kV，變電站站區(qū)長(zhǎng)287.3m, 寬229.5m。根據(jù)其地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告知，共測(cè)試 5個(gè)點(diǎn)，土壤電阻率橫 向分布比較均勻；從測(cè)試的深度上考慮，00.5m為第一層，土壤電 阻率為475650Q .m,

2、0.524m左右為第二層，土壤電阻率為275300 Q.m,以下幾層的土壤電阻率更低，而在本接地設(shè)計(jì)中，主要考慮上 面兩層土壤對(duì)接地系統(tǒng)的影響。 單相入地短路電流15.75KA,發(fā)生故 障動(dòng)作時(shí)間為1S。2. 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 IEEE Std 80-2000IEEE Guide for Safety in ACSubstati on Grounding 2.2客戶提供的本項(xiàng)目相關(guān)資料：XX變電站土壤巖性分析TS4000標(biāo)準(zhǔn)：中文翻譯接地網(wǎng)部分XX變電站總平面圖3. 設(shè)計(jì)思路和原則3. 1設(shè)計(jì)思路第一步：根據(jù)變電站的總平面布置圖估計(jì)接地網(wǎng)的面積。第二步：根據(jù)項(xiàng)目的地勘分析報(bào)告確定土壤電阻率及所需

3、土壤模式（均勻土壤模式或雙層土壤模式）。第三步，計(jì)算確定接地系統(tǒng)中材料的尺寸。 第四步，計(jì)算可承受接觸電壓和跨步電壓值。第五步，確定站內(nèi)主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)要求的接地電阻值。第六步，開始初步設(shè)計(jì)。應(yīng)包括圍繞整個(gè)站的水平環(huán)形地網(wǎng)， 垂直接地極的布置，設(shè)備接 地引出線。并依據(jù)最大入地短路電流、地網(wǎng)面積等設(shè)計(jì)均壓網(wǎng)格的大 小，垂直接地極的之間的間距。第七步，根據(jù)第二步計(jì)算的土壤電阻率確定站內(nèi)主接地網(wǎng)的接地電阻 值。分析采用均勻土壤模式還是雙層土壤模式計(jì)算接地電阻，并采用相對(duì)于的計(jì)算公式。第八步，如果原始設(shè)計(jì)的 GPR低于可承受接觸電壓，則無需進(jìn)一步 分析。第九步，對(duì)于設(shè)計(jì)好的地網(wǎng)，其網(wǎng)孔電壓和跨步電壓可米用

4、IEEEStd80-2000中16.5關(guān)于均勻土壤的近似分析計(jì)算。第十步，如果計(jì)算得到的網(wǎng)孔電壓低于可承受接觸電壓， 那么可以認(rèn) 為該地網(wǎng)是較安全的。如果計(jì)算的網(wǎng)孔電壓大于可承受接觸電壓， 那 么該初步設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行修正（見第十二步）。第十一步，如果計(jì)算出的接觸電壓和跨步電壓均低于可承受電壓， 那 么設(shè)計(jì)僅需明確表達(dá)，以滿足設(shè)備接地導(dǎo)通的需要。否則，初步設(shè)計(jì) 必須修正（見第十二步）。第十二步，如果跨步電壓或接觸電壓超過人能承受的， 則要求修改地 網(wǎng)設(shè)計(jì)。這些修改包括：縮小導(dǎo)體間距、增加垂直接地極。第十三步，在達(dá)到了安全跨步電壓或接觸電壓的要求后， 可能需要增 添地網(wǎng)和接地棒。如果重要設(shè)備周圍沒有接

5、地網(wǎng)，那么就需增加地網(wǎng) 導(dǎo)體。在浪涌避雷器的底部、變壓器的中性線等，需要添加集中接地 裝置。最終的設(shè)計(jì)應(yīng)該復(fù)查以消除轉(zhuǎn)移電位的危險(xiǎn)和與特殊區(qū)域相聯(lián) 系的危險(xiǎn)。3. 2設(shè)計(jì)原則在正常以及故障的情況下，任何變電站接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都應(yīng)達(dá)到 兩個(gè)主要目的：a）不需要任何過度的運(yùn)行和設(shè)備的限制，就能提供把電流耗散 入地的方法（途徑）。b）確保接地設(shè)備附近的人員不被電擊。人們常常認(rèn)為任何已接地的物體觸摸都是很安全的。其實(shí)不然。 變電站的低接地電阻本身并不是安全的保證。 總的來說，接地系統(tǒng)的 電阻和一個(gè)人可能受到的最大電擊電流之間沒有簡(jiǎn)單的關(guān)系。因此， 一個(gè)接地電阻比較低的變電站可能是危險(xiǎn)的，而另一個(gè)接地電阻

6、很高 的變電站可能是安全或通過合理的設(shè)計(jì)能使之安全。 例如，如果一個(gè) 變電站沒有屏蔽或沒有中性線的架空電線供電， 則一個(gè)低電阻地網(wǎng)就 顯得很重要。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流的大部分或全部電流入地 會(huì)引起局部地電位的急劇上升。如果使用屏蔽線、中性線、氣體 -絕 緣母線或地下電纜饋線等供電，則部分故障電流直接通過這些金屬通 路返回電源。既然此金屬電路給回路提供了并聯(lián)的低阻抗電路， 因此 局部地電位提升量較小。所以地網(wǎng)的幾何結(jié)構(gòu)、接地極的布置位置、 當(dāng)?shù)氐耐寥捞匦院推渌蛩貙?duì)地面的電位梯度均會(huì)起到很大的影響， 而以上描述的影響因素我們可以根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析。4方案說明4. 1地網(wǎng)的設(shè)計(jì)本項(xiàng)目

7、長(zhǎng)287.3m.寬229.5m,所以我們建議在站圍墻1米內(nèi)布置 水平環(huán)形地網(wǎng)。地網(wǎng)長(zhǎng)285.3m.寬227.5m。地網(wǎng)網(wǎng)格大小設(shè)計(jì)為10m x iom并將垂直接地極布置在水平接地網(wǎng)周邊地網(wǎng)上，且放置在網(wǎng) 格交叉處。同時(shí)考慮到重要設(shè)備故障電流的就近泄流和直擊雷、感應(yīng)雷等高頻電流的快速泄放，在重要設(shè)備處、構(gòu)架下、避雷器接地引下 線處布置垂直接地極。并做好站內(nèi)各設(shè)備、金屬管道、電纜等的接地 工作。4. 2 土壤電阻率的確定從地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告中了解到，土壤電阻率橫向分布均勻，眾向分層 很明顯。所以在選擇土壤模式時(shí)，我們可考慮采用均勻土壤的模式。 盡管很難估算相關(guān)接地參數(shù)的誤差上限，在各層間電阻率變化比較緩

8、 慢時(shí)，土壤電阻率平均值可以用做初級(jí)近似值或用來確定土壤電阻率 的數(shù)量級(jí)。如下所示，取實(shí)測(cè)視在電阻率的算術(shù)平均值，可以得到均 勻土壤電阻率的近似值。a 1a 2a 3a av1n式中:p a(1)+ p a(2)+ p a(3) +p a(n)是在四極法中不同間距所測(cè)視在電阻率，Q .mn是總測(cè)量次數(shù)分析如下:所在地區(qū)土壤電阻率進(jìn)行了測(cè)試，并繪制了相應(yīng)的圖形。共測(cè)試 了 5個(gè)點(diǎn)，并在-0.5處有很明顯的分層現(xiàn)象。第一層：00.5m,視在土壤電阻率分別為p日的）=641 Q .m、650 Q.m、495Q .m、450Q .m （原文中為 45Q .m,估計(jì)是書寫錯(cuò)誤或則 此點(diǎn)土壤電阻率的確有些

9、不同其他各處）、591 Q .m。根據(jù)以上公式， 求平均值p 1=564.4Q .m （對(duì)接觸電壓、跨步電壓計(jì)算中用的土壤電 阻率取此值）。第二層0.56.3m，視在土壤電阻率分別為p日刨）=275 Q .m、299 Q.m、300Q .m、307Q .m、280Q .m。根據(jù)以上公式，求平均值 p 2=292.2 Q .m （對(duì)接地電阻計(jì)算中用的土壤電阻率取此值）。4. 3接地材料的選擇每一接地系統(tǒng)的元件，包括地網(wǎng)導(dǎo)體、連接、連接導(dǎo)線和所有的 主電極，其設(shè)計(jì)都應(yīng)該符合裝置的預(yù)期壽命要求， 這些元件應(yīng)具備如 下特點(diǎn)：a）具備足夠的電導(dǎo)率，這樣就不會(huì)形成明顯的局部電位差。b）在最不利的故障大小和

10、持續(xù)時(shí)間的共同作用下，元件能避免 熔化和機(jī)械損傷。c）元件應(yīng)具備機(jī)械穩(wěn)定性和高度的堅(jiān)固性。d）即使暴露在腐蝕環(huán)境中或使用不當(dāng)，元件也能保持它們的功 能。同時(shí)對(duì)于接地線材截面的選擇可根據(jù)一定的技術(shù)參數(shù)推算。在本方案中不再計(jì)算，我們直接參照客戶提供的采購(gòu)單上要求的接地產(chǎn) 品，以及TS4000中描述的。水平接地極采用120mm鍍錫銅導(dǎo)線，垂 直接地極采用銅包鋼接地極，直徑需16mm長(zhǎng)度為3000mm結(jié)合 我公司產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)中選用 d7.2mmx 3000mn!勺銅包鋼接地極。 4.4接地電阻的推導(dǎo)盡管一個(gè)很低的接地電阻不是一個(gè)地網(wǎng)安全性的標(biāo)志，但對(duì)于變電站，一個(gè)低電阻地網(wǎng)是必須的。TS 4000中文

11、標(biāo)準(zhǔn)中提到，發(fā) 生接地故障時(shí)，地電位的上升不能超過5KV而單相入地短路電壓最 大為15.75KA，則要求的接地電阻為 5/15.75=0.317 Q。但要使站內(nèi) 主接地網(wǎng)的接地電阻O.317Q,從經(jīng)濟(jì)上是不合算的，在接觸電壓和 跨步電壓滿足要求的情況下，以及其它附加條件允許的情況下，接地 電阻值可放寬。根據(jù)IEEE Std 80-2000,可以將接地電阻值放寬到1 Q, 所以我們?cè)诒镜鼐W(wǎng)設(shè)計(jì)中，接地電阻允許值定為 <1 Q。根據(jù)初步設(shè)計(jì)，可按照均勻土壤的模式計(jì)算所設(shè)計(jì)的地網(wǎng)接地電 阻值（詳見計(jì)算書）。4.5接觸電壓、跨步電壓的推導(dǎo)正常情況下，接地的電氣設(shè)備工作于接近零地電位。也就是說， 接地中性線的電位與遠(yuǎn)地點(diǎn)的電位幾乎相等。 接地故障期間，部分故 障電流經(jīng)由變電站地網(wǎng)入地，提高了地網(wǎng)相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)的電位。 這樣 當(dāng)人處于之中，兩腳之間就會(huì)產(chǎn)生電位差。同時(shí)人站立如有一手觸及