岑鞏新興變接地網(wǎng)改造方案

1、110kV新興變電站接地網(wǎng)整改方案批 審 校 編準(zhǔn) 查 核 寫貴州泰銘電力實(shí)業(yè)有限公司2011年10月110kv新興變電站接地網(wǎng)整改方案概況：110kV新興變電站，地處岑鞏縣城北面1公里處，跟青溪集控中 心12公里，總占地面積5100平方米。投運(yùn)于1989年11月2日。二 期工程于2001年竣工投運(yùn)，并于同年全站進(jìn)行了自動(dòng)化改造。110kV新興變電站有110kV、35kV、10kV三種電壓等級(jí)，現(xiàn)主 變?nèi)萘繛?X50000kVA+1X31500kVA，兩臺(tái)均為有載調(diào)壓變壓器。 110kV采用外橋接線，最終出線2回，現(xiàn)有出線2回，分別與220kV 青溪變電站、220kV岑鞏變電站相連接；35kV

2、采用單母線分段接線， 最終出線6回，現(xiàn)有出線5回；10kV采用單母線分段接線，最終出 線12回，現(xiàn)有出線10回；10kV無(wú)功裝置補(bǔ)償容量2X3900Kvar； 10kV站用變2臺(tái)。110kV新興變電站是35kV龍?zhí)镒冸娬尽?5kV桑坪變電站、35kV 天馬變電站、35kV凱本變電站、35kV天星變電站及宇龍鋼繩廠、金 源冶煉廠、巨華冶煉廠、順發(fā)冶煉廠的主供電源，是小花灘水電站上 網(wǎng)的橋梁，是岑鞏縣城20萬(wàn)人民生活用電的生要保證。我公司受凱里供電局委托，對(duì)110kV新興變電站接地網(wǎng)整改進(jìn) 行設(shè)計(jì)，期間對(duì)110kV新興變電站進(jìn)行了勘察，并查閱了相關(guān)技術(shù) 資料，由于該站建設(shè)時(shí)間超過(guò)二十年，無(wú)隱蔽施工

3、原始資料，經(jīng)過(guò)勘 察，該站可供敷設(shè)地網(wǎng)面積約為5100 m 2，該站基土在表層面下（表 層為水泥地），土層約厚1-5m，土質(zhì)相對(duì)較好，但在基土下，有沙礫和石塊，土壤電阻率較高，所以理論計(jì)算時(shí)水平土壤電阻率估算600Q.m，垂直土壤電阻率估算15000 .m （經(jīng)過(guò)勘察，該站土壤較淺， 表層6米以下為白云質(zhì)灰?guī)r，地下水層較深，可供選擇的接地方式不 多），考慮到施工不破壞該站正常的生產(chǎn)運(yùn)行，不破壞原有接地設(shè)備 和整體環(huán)境，擬定在該站的地網(wǎng)改造中，根據(jù)設(shè)備安裝位置不同，采 用不等間距敷設(shè)水平接地網(wǎng)格，以滿足跨步電壓及接觸電壓的安全需 要，同時(shí)由于接地面積限制，采用安裝垂直接地裝置（ALG離子接地 極

4、），以滿足整改后接地電阻不大于0.50的要求。1.工程基本情況及接地要求：110kV新興變電站可供敷設(shè)地網(wǎng)面積約為5100 m2，要求接地電 阻不大于0.50。地網(wǎng)性能穩(wěn)定，抗腐蝕能力強(qiáng)，使用年限長(zhǎng)。2 .設(shè)計(jì)依據(jù)DL/T 621交流電氣裝置的接地DL/T 620交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50169電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ79-85工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范DL/475-92接地裝置工頻特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則2.7防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)安全要求國(guó)噸-9-28設(shè)計(jì)方案說(shuō)明3.1、接地網(wǎng)的主要作用及基本要求接地網(wǎng)的作用較多，在

5、大多數(shù)情況下主要有雷電流的泄流、故障 電流的泄流、工作接地三種。3.1.1雷電流泄流雷電流的能量頻譜顯著高于工頻電流，泄流瞬間的電位差主要決 定于電流變化率產(chǎn)生的感抗。防雷裝置地上高度hx處的電位：U=UR+UL = IRi+L0.hx.di/dt式中：UR一雷電流流過(guò)防雷裝置時(shí)接地裝置上的電阻電壓降（kV）；UL一雷電流流過(guò)防雷裝置時(shí)引下線上的電感電壓降（kV）；Ri-接地裝置的沖擊接地電阻（。）；di/dt-雷電流陡度（kA/口 s）;雷電流幅值（kA）；L0一引下線的單位長(zhǎng)度電感（|J H/m）;雷電流時(shí)間尺度為微秒級(jí)，相對(duì)而言電阻電壓降很小。據(jù)計(jì)算 8/20口 s、1.5/40口 s、

6、10/700口 s波型的90%峰值電流積累值分別出 現(xiàn)在24KHz、87 KHz、和11 KHz附近。其頻率為工頻電流的1000倍 左右。感抗變得十分重要。過(guò)長(zhǎng)的地線對(duì)雷電流的泄放作用很小，因 而主要用于雷電流泄流的地網(wǎng)其長(zhǎng)度應(yīng)滿足防雷接地體的有效長(zhǎng)度 LeW2的要求。3.1.2故障電流的泄流由于故障電流主要為低頻段的工頻電流。時(shí)間尺度為秒級(jí)，在上 式中電感阻抗極小，而電阻阻抗成為主要考慮因素，地網(wǎng)設(shè)計(jì)中對(duì)故 障電流的強(qiáng)度的分析計(jì)算，以及對(duì)接觸電壓和跨步的分析成為地網(wǎng)設(shè) 計(jì)中的關(guān)鍵。DL/T 621交流電氣裝置的接地、DL/T 620交流電 氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合規(guī)范中有比較明確的技術(shù)規(guī)

7、定，相 對(duì)而言對(duì)地網(wǎng)的規(guī)模和長(zhǎng)度限制較小，但對(duì)地網(wǎng)的接地電阻值經(jīng)常有 比較苛刻的要求。3.1.3工作接地作為設(shè)備工作的零電位參考點(diǎn)（使電氣裝置或設(shè)備的非載流金屬 部分保持在零電位）；為維持設(shè)備的零電位，其基本要求是把所有接 地系統(tǒng)連結(jié)起來(lái)，這就是共用接地的概念。排放設(shè)備漏電流或靜電電 流，減小電嗓聲（電嗓聲會(huì)產(chǎn)生干擾，引起精密電子設(shè)備的數(shù)據(jù)出 錯(cuò)）。綜上所述，在設(shè)計(jì)地網(wǎng)時(shí)首先應(yīng)確認(rèn)其主要目的，并滿足其基本 要求。在實(shí)際中經(jīng)常是同時(shí)有幾個(gè)目的，應(yīng)分析情況確定地網(wǎng)設(shè)計(jì)的 基本原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。3.2接地和接地電阻3.2.1接地的意義：接地是把導(dǎo)體（線路和設(shè)備）使用導(dǎo)線接到大地， 并和埋在大地的接地極

8、和地網(wǎng)連結(jié)。接地的主要目的是以大地作為電 氣設(shè)備的零電位，安全泄放雷電流或其它故障電流，避免地電位升高 太大，通過(guò)均壓和等電位聯(lián)結(jié)以保障設(shè)備和人員安全。對(duì)于現(xiàn)代化的 通信、微電子設(shè)備而言，除設(shè)備和人員安全外，對(duì)保障系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性十分重要。3.2.2接地電阻：對(duì)于接地系統(tǒng)最重要的要求是接地電阻。它由三部份組成：接地導(dǎo)體包括連接導(dǎo)體及連接器的電阻；接地導(dǎo)體表面與其相連接土壤間的接觸電阻；接地導(dǎo)體周圍土壤的散流電阻。上述三部分中以土壤的散流電阻對(duì)接地的影響最重要，影響因素 最復(fù)雜。土質(zhì)、土壤含水量、接地體的形狀、尺寸、長(zhǎng)度、數(shù)量都對(duì) 其有復(fù)雜的影響，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是地網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其決定了能否

9、以最低的造價(jià)獲得最小的接地電阻值。3.3設(shè)計(jì)原則及思路：該變電站所處地區(qū)土壤電阻率較大，且要求接地電阻小于0.5Q， 有一定的難度。水平接地極的降阻能力是有限的，經(jīng)初略估算，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要 求，所以垂直接地極就應(yīng)采用降阻效果好，性能穩(wěn)定的接地材料。由上述分析，建議做成水平加垂直的復(fù)合型地網(wǎng)，通過(guò)水平接地 極和垂直接地極的綜合降阻功效，達(dá)到降阻目的。地網(wǎng)接地電阻的理論推算地網(wǎng)接地電阻受土質(zhì)、天氣條件、地網(wǎng)接地體長(zhǎng)度、接地極數(shù)量、 深度、材質(zhì)、接地體形狀、地網(wǎng)結(jié)構(gòu)等多個(gè)因素影響。準(zhǔn)確地計(jì)算其 數(shù)值非常困難。但可以盡量客觀地進(jìn)行測(cè)算，減少地網(wǎng)設(shè)計(jì)的盲目性。4.1已知條件: 4.1.1接地電阻允許值R

10、W0.5。；4.1.2水平層面的土壤電阻率為：p 1=6000m垂直層面的土壤電阻率為：p 2=10000m4.1.3 地網(wǎng)面積為5100 tf4.1.4水平接地體采用50X5的鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用3m ALG 防腐離子接地體。4.2理論推算: 4.2.1水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)的接地電阻值:R = a1 Ra = (3L - 0.2)亞V0Re = 0.213 (1 + B) + (Ln 旦-5B) S2 兀L9hdB =1 + 4.6-LRn：任意邊緣閉合接地網(wǎng)的接地電阻，0 日:等值（即等面積、等水平接地極總長(zhǎng)度）接地網(wǎng)的接地電阻，0S:接地網(wǎng)的總面積，5100 tfd:水

11、平接地極的直徑或等效直徑：0.0178 mh：水平接地極的埋設(shè)深度：0.8mL0：接地網(wǎng)的外緣邊線總長(zhǎng)度：363mL：水平接地極的總長(zhǎng)度：3288 mp :土壤電阻率：6000 .m1B=1=0-95 v.5100Re = 0.213 600 (1 + 0.95) +600(Ln51005 x 0.95) = 3.670. 5歐姆，所以還需補(bǔ)充垂直接地極才能達(dá)到接地電阻要求。4.2.2要達(dá)到0.50的接地電阻，需增加垂直接地系統(tǒng)的接地電阻為:1、 甘)xn R2111R x 0.95 R1R：接地要求電阻值：0.50R1:水平接地系統(tǒng)的接地電阻：3.380R2:垂直接地系統(tǒng)的接地電阻：0n :

12、利用系數(shù)，0.95= 0.56Q2110.5 x 0.95 3.384.2.3單套3mALG防腐離子接地體的接地電阻:Rv:單根ALG防腐離子接地體的接地電阻：0p :土壤電阻率：10000 .mL：接地體的長(zhǎng)度：3md：接地體的等效直徑：0.30mk： ALG防腐離子接地體對(duì)土壤的調(diào)節(jié)系數(shù)：15%。R =1000（ln傳-1） x 15% 牝 26.93Q v 2 x 3.14 x 30.34.2.4垂直接地要達(dá)到0.560的接地要求，需垂直接地極的數(shù)日:n = RR xn： ALG防腐離子接地體的數(shù)量：套R(shí)V：?jiǎn)胃鵄LG防腐離子接地體的接地電阻：26.930R2:垂直接地系統(tǒng)的接地電阻：0

13、.560n :多根垂直接地體利用系數(shù)：0.8n 二R2 xn26.930.56 x 0.8牝 60.11 = 61（套）4.2.5安裝61套ALG防腐離子接地體后，垂直接地系統(tǒng)的電阻值為 n： ALG防腐離子接地體的數(shù)量:61套R(shí)V：?jiǎn)胃鵄LG防腐離子接地體的接地電阻：26.930R4： ALG防腐離子接地體并聯(lián)后的接地電阻：0n :多根垂直接地體利用系數(shù)：0.8W M.55Q61 x 0.84.2.6地網(wǎng)總接地電阻1, 1=（+R R1R：接地網(wǎng)總接地電阻，0R1： ALG防腐離子接地極的接地電阻，0.550R2：水平接地極的接地電阻，3.380n :利用系數(shù)，0.950.55 x 3.38

14、1x0.55 + 3.38 0.95總接地電阻為0.45Q，不大于0.5Q，滿足接地電阻設(shè)計(jì)要求。4.2.7避雷針獨(dú)立圓形閉合地網(wǎng)：(直擊雷防護(hù)需就近接地，快速匯 流，所以避雷針接地需制作集中接地裝置)。r =-(m+ a)2 x兀 x Lh x dp 1:土壤電阻率：6000 .mL：水平接地極的總長(zhǎng)度，18mh：水平接地極的埋設(shè)深度，1.0md：水平接地極的直徑或等效直徑，0.0138mA：水平接地極的形狀系數(shù),0.48。R =600、182(ln+ 0.48) = 55.962 x 3.14 x181 x 0.013855.960 100，故需增加垂直接地體，采用3mALG防腐離子接地體

15、，由4.2.3得出單根3mALG防腐離子接地體的電阻為26.930 :為使接地電阻小于100，需要的垂直接地系統(tǒng)的接地電阻為：111 八1=+ n R =R R1R 22 上 _ 1R R1R:接地要求電阻值：100R:水平接地系統(tǒng)的接地電阻：55.960R 2 :垂直接地系統(tǒng)的接地電阻：01R = 12.2Q21110 55.96需增設(shè)的垂直接地體數(shù)量為:n = Rr 2 xnn： ALG防腐離子接地體的數(shù)量：套R(shí)V：?jiǎn)胃鵄LG防腐離子接地體的接地電阻：26.930R 2 :垂直接地系統(tǒng)的接地電阻：12.200 :多根垂直接地體利用系數(shù)：0.8n = Lr2 xn26.9312.2 x 0.

16、8牝 2.76 = 3（套）5、接觸電壓和跨步電壓的計(jì)算（略）說(shuō)明：在110kV及以上有效接地系統(tǒng)和635kV低電阻接地系 統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時(shí)，發(fā)電、變電接地裝置的接觸電位 差和跨步電位差不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值174 + 0.17 pU =f174 + 0.7pUs =f6、施工細(xì)則6.1、水平接地槽寬0.5m，深0.8m （遇有巖石不能開(kāi)挖時(shí)可視具 體情況將接地帶平置于巖石上，覆蓋0.2m厚的導(dǎo)電混凝土），先回填 一層低電阻率土壤后把水平接地極平鋪在低電阻率土壤上再回填低 電阻率土壤至地表高度，主地網(wǎng)必須埋設(shè)在低電阻率土壤中，回填土 壤必須進(jìn)行篩選、夯實(shí)，以保證接地極與低電阻率土壤緊密接觸。6.2、垂直接地極主要布置在水平網(wǎng)格外沿，垂直接地極間距不得 低于6米，頂端電極與水平接地極采用放熱熔接，焊接處采用防水防 腐漆做防腐處理。6.3、鋼材接地體全部采用熱鍍鋅雙面防腐，水平接地極與水平接 地極的連接處采用雙面電焊，焊接長(zhǎng)度不低于扁鋼寬度的兩倍，焊接 處采用防水防腐漆做防腐處理。7、材料表序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量備注1ALG防腐離子接地極FF-10B套670 50mm； L=3m2熱鍍鋅圓鋼0 50mmX50000米1003熱鍍鋅扁鋼50X5米32884放熱焊接