變電所接地設(shè)計(jì)問題的探討

1、變電所接地設(shè)計(jì)問題的探討1前言接地網(wǎng)作為變電所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視，往往只注意最后的接地電阻的測(cè)量結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴(kuò)大問題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。變電所地網(wǎng)因其在安全中的重要地位，一次性建設(shè)、維護(hù)困難等特點(diǎn)在工程建設(shè)中受到重視。另外，在設(shè)計(jì)及施工時(shí)也不易控制，這也是工程建設(shè)中白難點(diǎn)之一。因此，為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如何降低接地工程造價(jià)，本文從設(shè)計(jì)的角度談?wù)勛冸娝拥卦O(shè)計(jì)中的有關(guān)問題。2關(guān)于接地電阻2.1 接地電阻電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（SDJ879）

2、中對(duì)接地電阻值有具體的規(guī)定，一般不大于0.5Q。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上極不合理時(shí),大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5Q,但應(yīng)采取措施，如防止高電位外引采取的電位隔離措施，驗(yàn)算接觸電勢(shì)，跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過2000V進(jìn)行控制，其次以接地電阻不大于0.5Q和5Q進(jìn)行要求。因此，人們普遍認(rèn)為，110kV及以上變電所中，接地電阻值小于0.5Q即認(rèn)為合格，大于0.5Q就是不合格，不管短路電流有多大都不必采取措施。這是不合理的。2.1.1 接地的實(shí)質(zhì)是控制變電所發(fā)生接地短路時(shí)，故障點(diǎn)地電位的升高，因?yàn)榻拥刂饕菫?/p>

3、了設(shè)備及人身的安全，起作用的是電位而不是電阻，接地電阻是衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數(shù)，但不是唯一的參數(shù)。2.1.2 隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大，一般情況下單相短路電流值較大。在有效接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)的短路電流一般都超過4kA,而青海地區(qū)變電所大部分接地電阻又很難做到0.5Q。因此，從安全運(yùn)行的角度出發(fā)，不管在什么情況下，都應(yīng)該驗(yàn)算地網(wǎng)的接觸電勢(shì)和跨步電壓，必要時(shí)應(yīng)采取防止高電位外引的隔離措施。2.2 接地短路電流分析當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),產(chǎn)生的接地短路電流經(jīng)三種途徑流入系統(tǒng)接地中性點(diǎn)。(1)經(jīng)架空地線一桿塔系統(tǒng)；(2)經(jīng)設(shè)備接地引下線，地網(wǎng)流入本站內(nèi)變壓器中性點(diǎn)；(3)經(jīng)地網(wǎng)入地后通過大地流回

4、系統(tǒng)中性點(diǎn)。而對(duì)地網(wǎng)接地電阻起決定性作用的只是入地短路電流。所以，正確地考慮和計(jì)算各部分短路電流值，對(duì)合理地設(shè)計(jì)地網(wǎng)有著很大的影響。2.2.1 架空地線系統(tǒng)的影響又t于有效接地系統(tǒng)110kV以上變電所，線路架空地線都直接與變電站內(nèi)出線架構(gòu)相連。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí),很大一部分短路電流經(jīng)架空地線系統(tǒng)分流，因此，在計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮該部分分流作用，發(fā)生接地故障時(shí)，總的短路電流是一定的，只要增大架空地線的分流電流，就可減小入地短路電流，因此，降低架空地線的阻抗也是安全接地設(shè)計(jì)重要的一個(gè)分支。架空地線采用良導(dǎo)體，正確利用架空地線系統(tǒng)分流，將使地網(wǎng)的設(shè)計(jì)條件更為有利。2.2.2 入地短路電流從上述分析可知，入地

5、短路電流是總的接地短路電流減去架空地線的分流，再減去流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的電流(也就是流經(jīng)變電器的零序電流)。如此計(jì)算，入地短路電流值相對(duì)比較小。由于接地電阻允許值R<2000I，所以接地電阻相應(yīng)的允許值就比較大，設(shè)計(jì)也容易滿足。另外，對(duì)于一個(gè)給定的地網(wǎng)，其接地電阻也基本確定:從20.5p/S可知，對(duì)實(shí)際的接地網(wǎng)面積減少有很大影響。3關(guān)于接地裝置的設(shè)計(jì)問題3.1 土壤電阻率的測(cè)量工程土壤電阻率的測(cè)量是工程接地設(shè)計(jì)重要的第一手資料，由于受到測(cè)量設(shè)備、方法等條件的限制，土壤電阻率的測(cè)量往往不夠準(zhǔn)確。我省地處青藏高原東部，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變電所占地雖然不大，但多為不均勻地質(zhì)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在的實(shí)測(cè)，往往只取

6、34個(gè)測(cè)點(diǎn)，過于簡(jiǎn)單。建議提高測(cè)量精度，設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)手冊(cè)中提供的計(jì)算平均電阻率的方法，使設(shè)計(jì)誤差值減小。3.2 接地網(wǎng)布置根據(jù)地網(wǎng)接地電阻的估算公式:R-0.5p/S式中p土壤電阻率（Q?m）,S一接地網(wǎng)面積（m2）R地網(wǎng)接地電阻（Q）地網(wǎng)面積一旦確定，具接地電阻也就基本一定，因此，在地網(wǎng)布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用變電所的全部可利用面積，如果地網(wǎng)面積不增加，接接地電阻是很難減小的。3.3 垂直接地極的作用在110kV變電所中，一般采用水平接地線為主，帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng)。根據(jù)R=0.5p/S可知,接地網(wǎng)的接地電阻與垂直接地極的關(guān)系不大。理論分析和試驗(yàn)證明，面積為30X30m2-100X100

7、m2的水平地網(wǎng)中附加長(zhǎng)2.5m,40mmW垂直接地極若干，其接地電阻僅下降2.88%但是，垂直接地極對(duì)沖擊散流作用較好，因此，在獨(dú)立避雷針、避雷線、避雷器的引下線處應(yīng)敷設(shè)垂直接地極，以加強(qiáng)集中接地和散泄雷電流。例如,在330kV阿蘭變電所的接地設(shè)計(jì)中，通過計(jì)算，接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)全部由水平接地體構(gòu)成，只在避雷針，避雷器附近敷設(shè)少量垂直地極，實(shí)際運(yùn)行證明效果是較好的。3.4 地網(wǎng)均壓網(wǎng)的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)包括地網(wǎng)外圍4根接地線在內(nèi)的均壓帶總根數(shù)在18根以下時(shí)，宜采用長(zhǎng)孔接地網(wǎng)，如圖1(a)所示:n=8(b)n=8圖1由于110kV變電所占地面積一般不超過100X100m2考慮均壓線間屏蔽作用，均壓線總根數(shù)一般為812根左右，故根據(jù)規(guī)程規(guī)定，一般采用長(zhǎng)孔方式布置，但存在以下幾個(gè)方面的問題。3.4.1 方孔地網(wǎng)縱、橫向均壓帶相互交錯(cuò)，因此地網(wǎng)的分流效果優(yōu)于長(zhǎng)孔地網(wǎng)，均壓效果比長(zhǎng)孔地網(wǎng)好且可靠性高。3.4.2 長(zhǎng)孔地網(wǎng)均壓線與主網(wǎng)連接薄弱，均壓線距離較長(zhǎng)，發(fā)生接地故障時(shí),沿均壓線