kV變電站接地與防雷的設(shè)計

1、110kV變電站接地與防雷的設(shè)計院 系：信息工程學(xué)院專 業(yè) 班： 姓 名： 學(xué) 號：指導(dǎo)教師： 2013年5月110kV變電站接地與防雷的設(shè)計The Design of 110kV Substation Grounding and Lightning Protection 摘 要眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達數(shù)百萬伏，瞬間電流可高達數(shù)十萬安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：設(shè)備損壞，人員傷亡；設(shè)備或元器件壽命降低；傳輸或儲存的信號、數(shù)據(jù)（模擬或數(shù)字）受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作而暫時癱瘓或整個系統(tǒng)停頓。變電站是整個供電系統(tǒng)最為重要的組成環(huán)節(jié)之一，如果變電站發(fā)

2、生雷擊事故，將造成大面積停電，給社會生產(chǎn)和人民生活帶來不便，這就要求變電站防雷措施必須十分可靠。此文章對變電站防雷保護系統(tǒng)進行了設(shè)計，并提出了變電站防雷與接地措施。根據(jù)該變電站的基本情況，對該變電站的接地網(wǎng)防雷和保護進行設(shè)計，使該站的接地電壓滿足允許值，跨步電壓和接地電壓不超過允許值，其接地電阻、接觸電壓和跨步電壓都滿足要求，選擇合適的設(shè)備對雷入侵波引起的過電壓進行保護，由變電站土建面積進行變電站電氣總平面的布置，根據(jù)避雷針設(shè)置規(guī)則、變電站構(gòu)架跨度及保護站內(nèi)所有電器設(shè)備的要求，對站內(nèi)進行避雷針設(shè)置構(gòu)成防雷保護措施，使全站設(shè)備都處于防雷保護范圍內(nèi)。本文通過計算短路電流，從結(jié)論中選擇合適接地材料，

3、設(shè)置接地網(wǎng)，達到防雷保護變電站的全范圍目的。關(guān)鍵詞：電力線路 110kV變電站 防雷措施 接地網(wǎng)設(shè)計AbstractIt is well known that lettuce-eaters highly destructive, the voltage up to hundreds of millions of volts, current can be as high as hundreds of thousands of amperes. Lightning strike caused by the damaging consequences of embodied in the foll

4、owing three levels ：（1） Equipment damage, casualties; (2) equipment or components reduced life spans; （3）data transmission or storage of signal (analog or digital) interference or lost, or even make electronic equipment misoperation and temporary paralysis or the entire system to a halt. Substation

5、is one of the most important component part of the whole power supply system, if the substation lightning accident occurs, it will cause blackouts and inconvenience to the social production and people's lives, which requires lightning protection measures have to be very reliable. According to th

6、e substation, lightning protection and protection of the substation grounding grid design, the station and the ground voltage to meet the allowable value, the step voltage and ground voltage does not exceed the allowable value, the grounding resistance, touch voltage and stepvoltage requirements are

7、 met, select the appropriate equipment of lightning invasion wave overvoltage protection master plan layout of the electrical substation by substation civil area, set the rules according to the lightning rod, the requirements of the substation architecture span and protection stations all electrical

8、 equipment,station lightning rod to set the form of lightning protection measures, so that the whole station equipment in the lightning protection within. By calculating short-circuit current from the conclusion to select the appropriate grounding materials, set the ground network; to achieve the pu

9、rpose of the full range of lightning protection of substations.Keywords: power lines 110kv substation lightning protection measures ground grid design目 錄緒 論隨著近年來電力行業(yè)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定成為一個很重要的問題， 變電站作為電力系統(tǒng)中一個非常重要的組成部分，其能否安全可靠運行的工作就顯得十分重要。變電站防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計合理性是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全，甚至一個地區(qū)的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟利益的重要問題。隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的不

10、斷擴大，變電站防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計也越來越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護接地、雷電保護接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運行需要所設(shè)的接地；保護接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；變電站接地網(wǎng)安全除了對接地阻抗有要求外，還對地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。接地裝置的設(shè)計中需要先進行短路計算，通過計算各個短路點的短路電流，然后經(jīng)過比較選出短路電流的最大值，作為計算接地電阻最大允許值的短路電流，通過短路電流的最大值計算算出變壓器中性點最大入地電流，再進行接地網(wǎng)設(shè)

11、計的一系列的計算。雷電是影響變電站安全運行的重要因素之一，變電站發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴重影響該變電站轄區(qū)內(nèi)社會生產(chǎn)和人民生活，因此變電站防雷措施接地設(shè)施必須十分可靠。變電站對直擊雷的防護方法是裝設(shè)避雷針，將變電站的進線桿塔、屋外配電裝置，包括組合導(dǎo)線和母線廊道、主控室、高壓屋內(nèi)配電裝置和室外電氣設(shè)備全部置于避雷針的保護范圍之內(nèi)。結(jié)合該110kv變電站的實際情況我共設(shè)置3根避雷針作為防直擊雷保護。在變電站110kV進線及母線的構(gòu)架上裝設(shè)2根25m高的避雷針#1、#2；在變電站的北部，設(shè)置1根30m高的獨立避雷針#3。全站鋪設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，站內(nèi)主接地網(wǎng)四周距離圍墻0.

12、8m，距建筑物基礎(chǔ)外緣不小于1.5m，接地極相互間距大于5m，獨立避雷針的接地半徑為3m。為了防止在避雷針上落雷時對被保護物產(chǎn)生 “反擊” 過電壓，避雷針與被保護物之間應(yīng)保持一定的距離。變電站內(nèi)安裝使用著各種類型的高、低壓變、配電設(shè)備，這些設(shè)備均直接和供電系統(tǒng)的線路相連，而線路上發(fā)生雷電過電壓的機會較多，因此更要注意防雷。1 設(shè)計原始資料1.1 設(shè)計變電站的基本情況 接地網(wǎng)與防雷保護的目的根據(jù)該變電站的基本情況，對該變電站的接地網(wǎng)防雷和保護進行設(shè)計。使該站的接地電壓滿足允許值，跨步電壓和接地電壓不超過允許值；使全站設(shè)備都處于防雷保護范圍，并且選擇合適的設(shè)備對雷入侵波引起的過電壓進行保護。并且通

13、過防雷接地的設(shè)計，還可以防止雷電對電力系統(tǒng)對人生安全的危害，降低電氣設(shè)備絕緣水平，確保電力系統(tǒng)安全運行，防止靜電電磁干擾等。 變電站站區(qū)地理條件與變電站規(guī)模、容量110kV華僑變電所所址位于通?？h華僑鉸鏈有限公司里山鄉(xiāng)里山工業(yè)園區(qū)新建廠區(qū)內(nèi)，位于廠區(qū)西北側(cè)。里山工業(yè)園區(qū)位于玉溪市通?？h里山彝族鄉(xiāng)，距通?？h城3km，位于通海至建水及滇南片區(qū)的一級公路旁，交通運輸方便。所址海拔約1850m左右，工程區(qū)地震基本烈度為級，抗震設(shè)防烈度為8度，污穢等為級。里山鄉(xiāng)屬山區(qū)鄉(xiāng)，其特點是民族多，居住分散，山高、箐深、水冷、日照短，交通不便。全鄉(xiāng)最高海拔2227米，最低海拔1680米。年降雨量在8001200毫米

14、之間，降雨集中在510月；平均氣溫15.2，最低氣溫在一月，最高氣溫在八月；全年日照總時數(shù)2285.6小時，無霜期230天，屬中亞熱帶高原季風氣候。年最大風速25m/s，覆冰5mm。（一）主變壓器：最終1×63MVA+1×25MVA，分別為三相三繞組和三相雙繞組有載調(diào)壓變壓器，本期一次建成；分別設(shè)110kV/35kV/10kV三級電壓以及110kV/10kV兩級電壓，分接頭按110±8×1.25/35/10.5kV，以及110±8×1.25/10.5kV設(shè)置，容量比為100/100/50，以及100/100。（二）110kV出線最終1

15、回。即杞麓-華僑線。（三）35kV出線最終4回。本期一次建成。（四）10kV出線最終6回。本期一次建成。（五）無功補償及消弧線圈：最終在10kV側(cè)裝設(shè)四組無功補償裝置,容量為2×6Mvar（主變63MVA），以及2×3Mvar（主變25MVA）。本期一次建成。不需裝設(shè)消弧線圈。 設(shè)定系統(tǒng)的容量(1) 計算基準值:Sn =1000MVA，Un =115、37、10.5KV 變電站電氣平面布置總圖（附錄有大圖）圖1-1 變電站電氣平面布置總圖 簡易電氣主接線圖圖1-2 簡易電氣主接線圖1.2 設(shè)計要求根據(jù)當?shù)靥鞖夂屯寥狼闆r對變電站的接地網(wǎng)和防雷布置設(shè)計，使得變電站全站都在防雷保

16、護范圍之內(nèi)，使得其接地電阻、接觸電壓和跨步電壓都滿足要求。掌握設(shè)計的一般程序，綜合運用所學(xué)的專業(yè)課程知識，對防雷接地方案作一些技術(shù)比較。通過這次設(shè)計，要對變電站接地網(wǎng)與防雷保護設(shè)計有更深的了解，同時培養(yǎng)在設(shè)計上獨立的思考能力，為從事電氣工程方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。1.3 設(shè)計的基本內(nèi)容(1) 最大入地短路電流的計算；(2) 接地網(wǎng)接地電阻、最大接觸電壓、最大跨步電壓的計算；(3) 直擊雷保護設(shè)計包括避雷針安裝位置、避雷針高度、直擊雷保護范圍；(4) 對變電站配電裝置侵入雷電波的過電壓保護措施進行設(shè)計。2 短路電流計算2.1 短路電流計算的目的與假定 短路電流計算目的接地裝置的設(shè)計中需要先進行

17、短路計算，通過計算各個短路點的短路電流，然后經(jīng)過比較選出短路電流的最大值，作為計算接地電阻最大允許值的短路電流，通過短路電流的最大值計算算出變壓器中性點最大入地電流，再進行接地網(wǎng)設(shè)計的一系列的計算。 短路電流計算需要進行以下基本假定(1) 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。(2) 所有電源的電動勢相位角相同。(3) 系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度。(4) 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電器設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。(5) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%

18、負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側(cè)。(6) 同步電機都具有自動勵磁調(diào)整裝置(包括強行勵磁)。(7) 短路電流為最大瞬間值。(8) 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。(9) 除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計。(10) 元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。(11) 輸電線路的電容略去不計。2.2 短路計算過程說明接地網(wǎng)設(shè)計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，只要想進行短路計算得出最大入地電流，才能進行接地電阻允許值的計算。計算時一定要注意以下幾點：(1) 接線方式：計算短路電流時方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，

19、即最大運行方式。(2) 短路種類：應(yīng)為是要計算變壓器中性點最大入地電流，因此考慮兩相接地短路和單相短路。2.3 短路點的選擇原則與確定短路計算點是指在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點。所選的短路點一定要是各種短路類型是最嚴重的情況，應(yīng)為只要這樣才能得出變壓器中性點的最大入地電流，算出后才能進行接地電阻允許值的計算。而且一般不止選擇一個短路點，而是通常每個母線一個短路點分別進行計算，然后將計算結(jié)果進行比較。在本系統(tǒng)中分別選擇了110kV高壓側(cè)母線、10kV（25kVA）低壓側(cè)母線、10kV（63kVA）低壓側(cè)母線、35kV（63kVA）中壓側(cè)母線、這四個點進行短路計算。2.4

20、短路計算原理(1) 制定等值網(wǎng)絡(luò)選取基準功率MVA，基準電壓；系統(tǒng) 和各變壓器換算成電抗；無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；略去負荷。(2) 制定序網(wǎng)圖(3) 進行網(wǎng)絡(luò)化簡(4) 根據(jù)電力系統(tǒng)分析短路計算中三相短路的計算公式分別計算d1到d4短路時的三相短路電流。2.5 計算基準值表2-1 變電站網(wǎng)絡(luò)等值電路參數(shù)基準值取值電氣量關(guān)系式基 準 值(MVA)100(kV)=1153710.5 (kA)0.5021.565.5 等值電路圖由前面的已知條件可以得出下面的等值電路圖圖2-1 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 系統(tǒng)標幺值估算設(shè)MVA，系統(tǒng)容量本來應(yīng)由當?shù)毓╇姴块T提供。當不能得到時，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量

21、。此處我沒得到系統(tǒng)容量，只能用出線開關(guān)開端容量進行估算，由此估算出系統(tǒng)容量。如已知110kV主接線上的出線開關(guān)為GW14-126GWIID 126KV 1250A 額定分斷電流為31.5KA。則可認為系統(tǒng)容量S=1.73*31.5*10000V=544.95MVA, 系統(tǒng)的電抗為=1000/544.951.835。 短路計算過程注意事項在變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，在計算最大允許接地電阻時，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點：(1) 接線方式：計算短路電流時方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。(2) 短路種類：根據(jù)常識，電力系統(tǒng)短路電流中

22、，三相短路電流最大，所以本設(shè)計采用三相對稱短路來計算最大短路電流。(3) 短路計算點的選擇：短路計算點是指在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點。本變電站系統(tǒng)的短路計算點為110kV高壓側(cè)、10kV（25MVA）母線、10kV（63MVA）母線處和35kV（63MVA）母線處，分別記為、。 計算阻抗 短路電流詳細計算(1)110kV側(cè) d1點短路： 短路電流標幺值: (總電抗標幺值的倒數(shù)).短路電流有效值: 沖擊電流有效值: 其中是沖擊系數(shù),取1.8所以 沖擊電流峰值: (2)10kV(25MVA)側(cè) d2點短路： 短路電流標幺值: (總電抗標幺值的倒數(shù)).短路電流有效值: 沖擊

23、電流有效值: 其中是沖擊系數(shù),取1.8所以 沖擊電流峰值: (3)10kV(63MVA)側(cè)d3點短路： 短路電流標幺值: (總電抗標幺值的倒數(shù)).短路電流有效值: 沖擊電流有效值: 其中是沖擊系數(shù),取1.8所以 沖擊電流峰值: (4)35kV(63MVA)側(cè)d4點短路： 短路電流標幺值: (總電抗標幺值的倒數(shù)).短路電流有效值: 沖擊電流有效值: 其中是沖擊系數(shù),取1.8所以 沖擊電流峰值: 入地短路電流計算結(jié)果表2-2 短路計算結(jié)果短路點短路電流標幺值短路電流有效值沖擊電流有效值沖擊電流峰值 從表2-2中的計算結(jié)果可知10kV（25MVA）母線上發(fā)生三相短路時，短路電流具有最大值9.141（

24、kA），因此將d2點三相短路時的短路電流作為接地裝置接地電阻計算時的短路電流值。因為接地系統(tǒng)不僅要在最大三相短路電流下穩(wěn)定工作，還要在沖擊電流的峰值情況下也穩(wěn)定工作，因此本站入地短路電流最大值為：I入地=23.310 kA。3 接地網(wǎng)設(shè)計3.1 變電站接地分類變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，接地系統(tǒng)的設(shè)計對變電站的安全運行有著重要的作用。變電站接地包含工作接地、保護接地、雷電保護接地。(1) 工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運行需要所設(shè)的接地。交流電力系統(tǒng)根據(jù)中性點是否接地分為中性點有效接地系統(tǒng)和中性點非有效接地系統(tǒng)（包括中性點絕緣系

25、統(tǒng)，中性點通過電阻或者電感接地的系統(tǒng)）。我國在110kv以上的電力系統(tǒng)中均采用中性點有效接地的運行方式，其目的就是為了降低電氣設(shè)備的絕緣水平，這種接地方式成為工作接地【1】； (2) 保護接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地。在電氣設(shè)備發(fā)生故障時，電氣設(shè)備的外殼將帶電，如果這時人接觸設(shè)備外殼，將產(chǎn)生危險。因此為了保證人身安全，所有電器設(shè)備的外殼必須接地，這種接地就叫做保護接地。當電氣設(shè)備的絕緣破損而導(dǎo)致外殼帶電時，流過接地保護裝置的故障電流應(yīng)使相應(yīng)的繼電保護裝置動作，切除故障設(shè)備，另外也可以通過降低接地保護電阻保

26、證外殼的電位在人體安全電壓值以下，從而避免因電氣設(shè)備外殼帶電而造成的觸電事故；（電力系統(tǒng)接地技術(shù)/何金良，曾嶸著.北京：科技出版社，2007。第2頁）(3) 雷電保護接地即為為雷電保護裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。為了防止雷電對電力系統(tǒng)及人身安全的危害，一般采用避雷針、避雷線及避雷器等雷電保護裝置。這些雷電保護裝置都必須與合適的接地裝置相連，以將雷電流導(dǎo)入大地，這種接地裝置叫做防雷接地。（電力系統(tǒng)接地技術(shù)/何金良，曾嶸著.北京：科技出版社，2007。第3頁）變電站接地網(wǎng)安全除了對接地阻抗有要求外，還對地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。3.2 變電站

27、接地設(shè)計的必要性和目的接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，雷擊過電流都將通過接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高低壓電氣設(shè)備的接地線、低壓用電系統(tǒng)接地、電纜屏蔽接地、通信、計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地，以及變電站維護檢修時的一些臨時接地。如果接地電阻較大，在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障或其他大電流入地時，可能造成地電位異常升高；如果接地網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)計不合理，則可能造成接地系

28、統(tǒng)電位分布不均，局部電位超過規(guī)定的安全值，這會給出運行人員的安全帶來威脅，可能因反擊對低壓或二次設(shè)備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護系統(tǒng)、變電站監(jiān)控和保護設(shè)備會發(fā)生誤動、拒動，釀成事故，甚至是擴大事故，由此帶來巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。變電站接地的目的：（1） 降低電氣設(shè)備絕緣水平如前所述，將電力系統(tǒng)中心點接地的工作接地，能夠降低作用在電氣設(shè)備上的電壓，從而降低電氣設(shè)備的絕緣水平。（2） 確保電力系統(tǒng)的安全運行輸電線路桿塔接地裝置的接地電阻必須降低到一定值，以確保雷擊輸電線路桿塔時的塔頂電位與導(dǎo)線的電位差小于絕緣子串的50%絕緣放電電壓，以保證線路的正常運行。如果接地電阻過大，這可能造

29、成塔頂電位升很大，可能會引起絕緣子串閃絡(luò)而造成停電事故。（3） 確保人身安全如前所述的保護接地，即將所有的電氣設(shè)備的外殼接地，當電氣設(shè)備絕緣損壞或老化而使外殼帶電時，能夠保證接觸設(shè)備外殼人員的人身安全。另外變電站接地裝置通過降低接地電阻和采取均壓措施來保證接觸電壓和跨步電壓滿足人身安全要求。接觸電壓是指故障時人體接觸與接地裝置相連的設(shè)備外殼或者金屬構(gòu)件時人體所能承受的最高電位差，而跨步電壓則是故障時人體兩腳之間所承受的電位差。（4） 防止靜電干擾由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，一方面使容易產(chǎn)生靜電的化學(xué)纖維及塑料等制品、衣物等的使用不斷變多，另一方面對于靜電干擾敏感的固態(tài)電子設(shè)備，如電腦等的使用也日益增多

30、。靜電一方面有可能引起爆炸和火災(zāi)，如儲油罐、天然氣儲罐和管道等特別容易因靜電放電而引起爆炸，另一方面則是干擾固體電子設(shè)備的正常工作，通過接地可以將由于摩擦而產(chǎn)生并儲存的靜電快速的釋放到大地，從而防止靜電干擾引起的事故和破壞。（5） 防止電磁干擾外部電磁干擾能使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作，或者干擾電纜傳輸?shù)男盘?，影像傳輸信號質(zhì)量。這可以通過將電子設(shè)備的屏蔽外殼和電纜屏蔽層接地來消除外部電磁干擾的影響。另外為防止電子設(shè)施產(chǎn)生的高頻能量泄漏到電子設(shè)備的外部，而對其他設(shè)備造成電磁干擾，也應(yīng)進行接地。防止電磁干擾的接地具有多種形式，如屏蔽室、屏蔽層的接地，屏蔽電纜的接地，變壓器靜電屏蔽的接地，精密儀器的保護裝置

31、的接地，變壓器鐵芯的接地等。另外電子設(shè)備電源入口處的線路濾波器也應(yīng)加以接地?？傊乐闺姶鸥蓴_的接地就是提供能量泄放到地面的通道。3.3 變電站接地部分設(shè)計說明(1) 全站鋪設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，接地網(wǎng)水平接地體埋深0.8m，倒角圓弧半徑5m，所內(nèi)主接地網(wǎng)四周距圍墻0.8m，距建筑物基礎(chǔ)外緣不小于1.5m，接地極相互間距大于5m。(2) 全站采用角鋼和扁鋼鋪設(shè)接地網(wǎng)，施工完畢后需實測接地電阻，應(yīng)確保在任何季節(jié)，主接地網(wǎng)接地。(3) 電纜溝內(nèi)應(yīng)單獨預(yù)埋通長的接地扁鋼，每隔28m左右應(yīng)有一點與主接地網(wǎng)相連。（400*400以上的電纜溝內(nèi)為溝兩側(cè)各預(yù)埋一根扁鋼，400*400及其以下的電纜

32、溝內(nèi)為單側(cè)預(yù)埋一根扁鋼）（4）在大門口向外埋設(shè)“冒式”均壓帶，均壓冒埋深1m和1.5m。（5）所以電氣設(shè)備的外殼必須接地，并用焊接（搭接長度大于扁鋼寬度的兩倍）或螺栓與接地網(wǎng)可靠連接。主要電氣設(shè)備采用兩根接地引下線分別接在接地網(wǎng)的不同點上。（6）室外端子箱，檢修電源箱內(nèi)專用接地銅母線要求采用1根BVR-500V，50絕緣導(dǎo)線與附近主接地網(wǎng)相連（焊接）（7）電抗器只允許與主接地網(wǎng)一點接地。電抗器下的地基不應(yīng)有構(gòu)成閉合環(huán)路的扁鋼或其他金屬構(gòu)件。電容器基礎(chǔ)要求二點接地。（8）人字構(gòu)架接地：每組人字構(gòu)架柱敷設(shè)一根接地扁鋼，遇到構(gòu)架頂端設(shè)有避雷針設(shè)備的每組人字架柱敷設(shè)兩根接地扁鋼。（9）建筑物墻面上的檢

33、修爬梯，戶外照明燈底座均用鍍鋅扁鋼引下，與主接地網(wǎng)連接。（10）電纜溝內(nèi)接地扁鋼（-40*6）與主接地網(wǎng)不少于三點連接。（11）根據(jù)反措要求：主控室與通信機房接地設(shè)有保護裝置自用的與柜體不絕緣的接地網(wǎng)與柜體絕緣的接地銅排網(wǎng)。具體分兩部分：第一部分：采用30*4銅排沿屏柜鋼架底座環(huán)一圈（銅排與支撐腳鐵件用支柱絕緣子絕緣），形成“日”字型或“口”字型閉環(huán)回路，后用120絕緣銅導(dǎo)線引出在室內(nèi)與主接地網(wǎng)1點相連（螺栓連接），各屏引下線與屏底銅排采用2根（BVR-25）導(dǎo)線壓接，組成靜態(tài)保護網(wǎng)。組成專用銅網(wǎng)的各條銅排聯(lián)接處均應(yīng)做打磨鍍錫處理，要求用鍍鋅螺栓緊固。第二部分：按常規(guī)將屏柜底鐵件部分與電纜橋架

34、連接，然后用鍍鋅扁鐵引出與主接地網(wǎng)不少于兩點相連。（12）明敷的接地線，應(yīng)按交流電氣裝置的接地（DL/T6211997）規(guī)定，在接地引下線距地面引下線1.8m以下涂10100mm寬度相等的綠色和黃色相間的條文漆；接地刀閘垂直連桿涂黑漆；主變中性點接地引下線涂藍色中性漆，并要求引下線距周圍主接地網(wǎng)大于1m距離。（13）圖中所有的接地材料均應(yīng)熱鍍鋅處理。（14）施工應(yīng)滿足電氣裝置安裝工程接地施工及驗收規(guī)范（GB50169-92）3.4 變電站接地電阻的構(gòu)成及降阻措施(1) 接地引線電阻，是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。(2) 接地體本身的電阻，其電阻也

35、與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。(3) 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。(4) 從接地體開始向遠處(20米)擴散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，即散流電阻，決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。(5) 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，應(yīng)考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地體的埋置深度與接地等值半徑處于同一數(shù)量級的接地網(wǎng)。(6) 接地體的通常設(shè)計，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長度的兩

36、倍左右，此時電流流入名單一接地體時，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用。降阻措施：（1）引外接地 在高土壤電阻率地區(qū)高，當變電站主接地網(wǎng)的接地電阻難以滿足要求時，且附近有可設(shè)置人工接地裝置的低土壤電阻率地區(qū)或水源，可以采取引外接地措施以降低接地電阻，但應(yīng)考慮占地面積和農(nóng)田恢復(fù)的難度。 在埋設(shè)地點選擇時，應(yīng)考慮：選擇地下水較豐富及地下水位較高的地方；接地網(wǎng)附近如有金屬礦體，可將接地體插入礦體，利用礦體來延長或擴大人工接地體的幾何尺寸。（2）深井接地 由變電站外延接地線(40×4的鍍鋅扁鋼)，在進線塔下端打有一口約200m

37、超深接地井，用鉆機鉆孔，把直徑100mm的鍍鋅鋼管接地極打入井孔內(nèi)，并向鋼管內(nèi)和井內(nèi)灌注泥漿。此法經(jīng)過工程實際測量，系統(tǒng)接地電阻為0.442，符合設(shè)計要求，效果很好。 和其它輔助降阻措施相比，深井接地法有以下優(yōu)點：大大降低了接地電阻；減少了變電站占用地表面積，是改造優(yōu)化的最好方法；設(shè)計壽命可以非常長，設(shè)計裕度非常大；深層的土壤電阻率不受氣候、季節(jié)影響，數(shù)值穩(wěn)定。因此，接地電阻值也不會隨氣候、季節(jié)變化，這是深井接地最大的優(yōu)點。（3）放置電解地極(與電解接地可能相同) 對于高土壤電阻率地區(qū)，降低變電站地網(wǎng)的接地電阻是比較困難的。在設(shè)計或改造地網(wǎng)以降低其接地電阻時常常會遇到的問題。在眉山某變電站的地

38、網(wǎng)設(shè)計及工程施工中也遇到了這個問題。在該變電站地網(wǎng)改造工程實踐中，采用鉆8口斜井共1800m在其中放置DK-AG電解地極80套，這做法使得接地電阻值降低了80.8且滿足了設(shè)計要求。因此，當變電站的土壤電阻率較高，用于接地網(wǎng)的面積不能將接地電阻降低至設(shè)計要求值時，可采用DK-AG電解地極來實現(xiàn)降阻。（4）換土 在土壤電阻率高的地區(qū)進行換土，是普遍采用的有效辦法，且施工簡單。例如某變電站位于山區(qū)，地質(zhì)報告顯示站區(qū)耕植土厚度為0.20.6m，部分地方有基巖露出，土層以下為砂巖和灰?guī)r。接地設(shè)計采用換土，在土層厚度不能滿足要求的地方，沿水平接地體挖接地槽，深度為1m，垂直接地極坑深度3m，底部直徑1m，

39、施工時在接地槽和接地坑內(nèi)先鋪設(shè)20cm厚的黏土并夯實，再放接地體，回填土層層夯實。施工完成后實測接地電阻完全滿足設(shè)計要求。（5）使用降阻劑 目前降阻劑主要有兩種類型：化學(xué)和物理降阻劑?；瘜W(xué)降阻劑由高分子材料、電解質(zhì)和水組成，注入土壤可迅速在土壤中凝成電阻率低的根須狀連續(xù)膠體，從而增大接地體的有效接地面積，提高接地體散流效果 化學(xué)降阻劑存在一定的環(huán)境污染問題，對于青藏高原脆弱的生態(tài)環(huán)境易造成影響。且隨時間推移，降阻效果也會降低，推薦采用物理降阻劑。物理降阻劑由導(dǎo)電的非電解質(zhì)固體粉末及起固化作用的水泥組成，其電阻率低，主要靠導(dǎo)電粉末起到降阻作用，降阻性能不受環(huán)境pH值、溫度及濕度的影響。 在接地極

40、周圍敷設(shè)降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降阻劑的主要作用是降低與接地網(wǎng)接觸的局部土壤電阻率，換句話說，是降低接地網(wǎng)與土壤的接觸電阻，而不是降低接地網(wǎng)本身的接地電阻。 降阻劑已有超過20年的工程運用歷史，經(jīng)過不斷的實踐和改進，現(xiàn)在無論是性能還是施工工藝都已經(jīng)相當成熟。多個使用降阻劑的工程，接地完工后測量接地電阻情況都不錯，但由于缺乏長期的跟蹤監(jiān)測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材料的腐蝕性的信息返回少。確實也有質(zhì)量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對接地網(wǎng)造成腐蝕，引起各地對降阻劑使用意見分岐。（6）電解接地 電解接地系統(tǒng)是我國近年出現(xiàn)的接地降阻方式，在國內(nèi)外已有應(yīng)用經(jīng)驗，電解接地的原理是在地

41、中水平敷設(shè)或垂直敷設(shè)金屬管道，在管道中加入電解化學(xué)物質(zhì)，利用空氣或土壤的潮氣，與管道中的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生電解溶液，電解溶液通過管道過濾孔向周圍土壤滲透，提高土壤的導(dǎo)電率，降低電極與土壤的接觸電阻，在金屬管道外部采用降阻材料回填，增大電解地極，具有良好膨脹性、吸水性、滲透性和防腐性，可以深入巖土形成樹根網(wǎng)狀，增大泄流面積，降低散流電阻，同時保護電解地極免遭腐蝕，從而降低變電站的接地電阻。（7） 斜井降阻 通過非開挖技術(shù)(類似敷設(shè)電纜的外頂管技術(shù))，將接地極從站內(nèi)的主接地網(wǎng)邊緣，沿著變電站的進站道路和線路的終端塔(建筑的保護距離區(qū)間內(nèi))外引至站外電阻率較低的地區(qū)，達到理想的擴網(wǎng)效果。由于斜井里的接

42、地極是埋設(shè)在道路或架空線行(屬于永久性設(shè)施)地下幾米深的土壤中，不會遭遇外部破壞和產(chǎn)生危險的跨步電壓。斜井的具體實施過程中，要根據(jù)周圍的地質(zhì)情況，確定斜井的數(shù)目及延伸的方向、敷設(shè)的長度。鉆頭入土的角度、埋設(shè)深度，使其可以避開地下管網(wǎng)到達預(yù)定地點。（8）爆破接地 爆破接地技術(shù)是近年來提出的降低高土壤電阻率地區(qū)接地系統(tǒng)接地電阻十分有效的方法。其基本原理是：采用鉆孔機在地中垂直鉆直徑為100mm、深度為幾十米(在發(fā)變電站接地工程中，垂直接地極深度可能達100m以上)，在孔中布置接地電極，然后沿孔整個深度隔一定距離安放一定量的炸藥進行爆破，將巖石爆裂、爆松，接著用壓力機將調(diào)成漿狀的降阻劑壓人深孔及爆破

43、制裂產(chǎn)生的縫隙中，以達到通過降阻劑將地下大范圍的土壤內(nèi)部溝通，加強接地電極與土壤、巖石的接觸，從而達到較大幅度降低接地電阻的目的。已有試驗和模擬計算表明，一般爆破致裂產(chǎn)生的裂紋可達幾米到幾十米遠。目前爆破接地技術(shù)已經(jīng)在我國多項發(fā)、變電站和輸電線路接地等工程實踐中采用，并已取得了十分滿意的效果。 除了以上方法外，增加接地網(wǎng)的埋設(shè)深度、利用爆破接地技術(shù)、自然接地體、擴大接地面積和采用兩層水平接地網(wǎng)等，也都有一定的可行性。根據(jù)各個工程的不同情況，可以選擇適合的降阻措施。而各種方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的實際效果。3.5 接地網(wǎng)設(shè)計方案及說明變電所土壤電阻率測試資料有：土壤電阻率A=5

44、84.6.m；B=584.3.m；C=584.4.m。設(shè)計要求接地電阻：,在所區(qū)內(nèi)敷設(shè)(6米×6米)接地網(wǎng)后，并向站外東側(cè)廠區(qū)內(nèi)引出。所內(nèi)的接地網(wǎng)按常規(guī)做法，即全所設(shè)置以水平接地帶為主，角鋼垂直接地體為輔，且邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)，在設(shè)置避雷針和避雷器的地方設(shè)集中接地裝置，在大門處設(shè)置均壓帶。水平接地干線采用40×6mm的扁鋼，垂直接地體采用鍍鋅角鋼L63×63×6。構(gòu)架及設(shè)備的接地引下線以及溝內(nèi)接地線應(yīng)采用明敷-40×6扁鐵從構(gòu)架和設(shè)備底延柱引下。室內(nèi)接地線采用-40×6扁鐵敷設(shè)。全部接地體采用熱鍍鋅，接地體間凡焊接處應(yīng)作防腐處理。獨

45、立避雷針要求三點接地；主要電氣設(shè)備、構(gòu)架、支架接地引下線不少于二點與主接地網(wǎng)相連，且引自主接地網(wǎng)不同地點。按照云南電網(wǎng)二次設(shè)計技術(shù)原則(試行)（附錄三 ）規(guī)定：在主控制室電纜半層間或活動靜電地板下敷設(shè)環(huán)狀、截面為100mm2供靜態(tài)保護屏接地用的專用銅排網(wǎng)，該銅排網(wǎng)與主接地網(wǎng)應(yīng)有四點相聯(lián)。各屏柜內(nèi)保護專用接地銅排與該等電位接地網(wǎng)分別用兩根截面不小于25mm2絕緣銅導(dǎo)線可靠連接（可壓接）。等電位接地網(wǎng)應(yīng)用至少4根、每根截面不小于50mm2的絕緣銅導(dǎo)線與變電所主接地網(wǎng)可靠連接（必須焊接）。為了保證電流互感器二次回路接地點和控制電纜屏蔽層可靠接地，開關(guān)場端子箱內(nèi)應(yīng)裝設(shè)與箱體絕緣的100mm2保護專用接

46、地銅排，再用兩根截面不小于25mm2的絕緣銅導(dǎo)線與主接地網(wǎng)可靠連接（必須焊接）。電流互感器二次回路接地點和控制電纜屏蔽層應(yīng)可靠接于該接地銅排。接地網(wǎng)設(shè)計說明 ：1、 本工程采用水平接地體，垂直接地極組成復(fù)合接地網(wǎng)。2、 水平接地體采用-40*6熱鍍鋅扁鋼，埋深0.8米（凍土層）下。垂直接地極采用接地模塊以及離子接地極，每隔5-6m距離垂直打入水平接地體下，接地網(wǎng)在敷設(shè)完后應(yīng)該及時回填夯實，回填土不應(yīng)該夾有石塊，建筑材料及垃圾等。3、 水平接地網(wǎng)四周距離圍墻1.0米，外角做成圓弧，彎曲半徑約為5米，水平接地網(wǎng)埋深0.8米，遇到電纜溝或者支架基礎(chǔ)可局部深埋或者繞過，水平接地網(wǎng)網(wǎng)格間距最大不超過10

47、米，最小不小于5米，地網(wǎng)交叉處應(yīng)可靠焊接，焊接處采取防腐措施。4、 戶外設(shè)備接地引線采用-40*6的熱鍍鋅扁鋼。5、 避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至主變，35kv及其以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的長度不得小于15米。6、 電纜溝內(nèi)應(yīng)單獨預(yù)留通長的接地扁鋼，每隔28米左右應(yīng)有一點與主接地網(wǎng)相連，（400*400以上電纜溝內(nèi)為兩側(cè)各預(yù)埋一根扁鋼，400*400及以下電纜溝內(nèi)為單側(cè)預(yù)埋一根扁鋼）7、 人字框架接地：每組人字構(gòu)架柱敷設(shè)一根接地扁鋼，遇到構(gòu)架頂端設(shè)有避雷針設(shè)備的每人字構(gòu)架柱敷設(shè)兩根接地扁鋼。8、 在道路及操作地坪加直徑為50-60mm的碎石，其厚度不小于150-200mm。9

48、、 各建筑物出入口，接地網(wǎng)邊緣經(jīng)常有人出入的走道處因鋪設(shè)礫石，瀝青路面或在地下裝設(shè)兩條與接地網(wǎng)相連的“帽檐式”均壓帶。建筑物屋頂若有避雷帶應(yīng)與主接地網(wǎng)有效連接。10、 除上述要求外，接地部分的施工還應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)程和施工驗收規(guī)范要求交流電氣裝置的接地行業(yè)標準及施工驗收規(guī)范（DL/T621-1997）11、 按照圖紙施工后需實測接地電阻，將實測電阻值報于我設(shè)計人員。12、 全站接地網(wǎng)用兩根扁鋼引出至站外廠區(qū)邊界擋墻處，引出扁鋼凡中間連接點需可靠焊接，每隔約20米做一根垂直接地線。站內(nèi)設(shè)計效果見圖：變電站站內(nèi)接地網(wǎng)施工圖站內(nèi)接地材料表編號名稱材料規(guī)格型號單位數(shù)量1水平接地體熱鍍鋅扁鋼-40*6米1

49、3002設(shè)備接地線熱鍍鋅扁鋼-40*6米3503構(gòu)架接地線熱鍍鋅扁鋼-40*6米3504戶外電纜溝內(nèi)接地線熱鍍鋅扁鋼-40*6米5005室內(nèi)接地線熱鍍鋅扁鋼-40*6米4006垂直接地極熱鍍鋅扁鋼L63*63*6 L=2500mm根110合計熱鍍鋅扁鋼-40*6米2900按圖完成后再次測接地電阻，若是不達標，則采用在場外鋪設(shè)接地電阻。設(shè)計效果圖見圖：變電站站外接地網(wǎng)示意圖站外材料編號材料規(guī)格型號單位數(shù)量1熱鍍鋅扁鋼-40*6米16802熱鍍鋅扁鋼L63*63*6 L=2500mm根1223.6 接地網(wǎng)設(shè)計的計算 入地短路電流由第2章計算結(jié)果可得，三相短路電流(IZl)，110kV三相短路電流(

50、IZl)3.962kA，35kV(63MVA)三相短路電流(IZl)0.252kA，10kV(63MVA)三相短路電流(IZl)0.533kA, 10kV(25MVA)三相短路電流(IZl)9.141kA,因為系統(tǒng)短路時不僅僅要求接地系統(tǒng)能承受短路電流中最大的三相短路電流，還要在沖擊電流的峰值下也要穩(wěn)定運行，流經(jīng)變電所接地中性點的最大接地電流為：沖擊電流有效值：沖擊電流峰值：沖擊電流的峰值是較大值，因此本站入地短路電流最大值為：I入地=23.310 kA。 接地電阻允許值計算由交流電氣裝置的接地(DL/T621-1997)中變電站接地網(wǎng)接地電阻的允許計算規(guī)程可得接地網(wǎng)接地電阻允許值： (3-3

51、) = 0.0858即：0.0858 接觸電壓和跨步電壓允許值根據(jù)交流電氣裝置的接地(DL/T621-1997)中的接觸電壓和跨步電壓計算部分可知:接觸電壓： (3-4)跨步電壓： (3-5)式中土壤電阻率；故障切除時間0.2s；此處t為測量平均值584.43將帶土壤電阻率和主保護動作時間入式上面的公式得：=611.2 V=1303.9V 人工接地極工頻接地電阻（水平復(fù)合接地網(wǎng)）根據(jù)交流電氣裝置接地(DLT6211997)中對110kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計的規(guī)定，該接地網(wǎng)的參數(shù)如下：(1) 水平復(fù)合接地網(wǎng)采用主邊緣閉合的40×6扁鐵；(2) 接地網(wǎng)總面積：=3888m2 ；(3) 水平接

52、地極總長度:L= 683+487+46=1216m(-40×6熱鍍鋅扁鋼)；(4) 垂直接地極深度:H=6m，共設(shè)置110根垂直地極；(5) 接地極總長度:L=1216(-40×6熱鍍鋅扁鋼)+110×6(L63×63垂直角鋼)=1241m；(6) 水平接地極埋深:h=0.8m；(7) 水平接地極:d=0.025m；(8) 地網(wǎng)主邊緣長度:L0=252m；0.9443等值方形接地網(wǎng)的接地電阻：人工接地極工頻接地電阻：4.2212 接地網(wǎng)表面最大接觸電位差 (3-6) (3-7)式中 最大接觸電位差；最大接觸電位差系數(shù)；接地裝置的電位；=1.201（本接地

53、網(wǎng)采用方孔布置方式，故取1.0）n= 9.900=0.1544=0.9773=0.1812 接地網(wǎng)外的地表面最大跨步電位差最大跨步電位差： (3-8)式中 最大跨步電位差；最大跨步電位差系數(shù)；式中 跨步距離；由上式可得：=0.0729Ug； 由接觸電位差和跨步電位差反推接地電阻要求值由節(jié)算出的接觸電壓和跨步電壓允許值如下：= 611.2V= 1303.9V(1) 由接觸電位差反推電阻要求值： (3-9) (3-10) (3-11)(2) 由式3-8跨步電位差反推電壓要求值：= 1303.9/0.0729= 17886.1V接地電阻值要求值：= 17886.1/23310= 0.767(3) 若

54、考慮絕緣地面：=8000 則：= (174+0.17×8000)/=3430.128V=3430.128/(0.1814×23310)=0.811 接地網(wǎng)計算結(jié)論綜上所述，變電站的接地電阻不能超過接地網(wǎng)表面的最大接觸點位差的接地電阻值，即，由上述的計算結(jié)果可知人工接地裝置的接地電阻的值為，滿足接地電阻、跨步電壓和接地電壓的要求，故本站的人工接地裝置不需要進行降阻處理。4 變電站的防雷設(shè)計變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，如果發(fā)生雷擊事故，就有可能對變電站變壓器及其它電器設(shè)備造成破壞，從而引起變電站區(qū)域范圍內(nèi)大面積長時間的停電，嚴重影響國民經(jīng)濟效益和人民生活，因此，對變電站

55、的防雷保護就顯得尤為重要。變電站的雷害事故來自兩個方面：一是雷直擊于變電站；二是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站。這就要求為變電站設(shè)計十分可靠的防雷保護裝置，本章通過介紹防雷保護裝置、直擊雷保護、侵入雷保護和防雷保護估算，確定該變電站的防雷保護裝置。4.1 防雷保護裝置 防雷保護裝置概述電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護裝置有：避雷針、避雷線、避雷器和防雷接地裝置。直擊雷保護裝置是指能使被保護物體避免雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地發(fā)裝置，避雷針和避雷線可以防止雷電直接擊中被保護物體，因此也稱作直擊雷保護。避雷器可以防止沿輸電線侵入變電站的雷電過電壓波，因此也稱作侵入波保護；接地裝置的作用是減少避雷針或避雷器與大地之間的電阻值，以達到降低雷電過電壓幅值