淺析變電站的接地設(shè)計

李 艷

摘要:在電站管理中常常會出現(xiàn)一些意外事故,這些都是由于變電站系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導致。加上變電站接地種類較多,管理中存在一定的危險性,這就需要管理人員在進行變電站接地系統(tǒng)設(shè)計時從安全行、科學性、可行性等方面綜合考慮,以保證工作的順利進行。

關(guān)鍵詞:變電站接地系統(tǒng)安全設(shè)計

1. 主要工作

(1) 測量變電站所處地域的視在土壤電阻率隨測量極間距變化的規(guī)律,并在考慮季節(jié)、溫度等影響因素后對測量結(jié)果進行校正;(2) 根據(jù)實測的視在土壤電阻率,分析得到該地區(qū)土壤電阻率分層情況;(3) 在工程初步設(shè)計中,利用常規(guī)方案對接地電阻值進行估算。

2. 改善土壤性質(zhì)

大部分變電站處于高土壤電阻率地區(qū),接地電阻很高,導致這些變電站接地不良,長期帶缺陷運行,成為電力系統(tǒng)的事故隱患。有效降低高土壤電阻率地區(qū)發(fā)變電站的接地電阻,是電力部門的一大安全難題。 (1)了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過現(xiàn)場測量變電站視在土壤電阻率隨極間距離變化的曲線,得到土壤的分層結(jié)構(gòu),并推導出視在電阻率的解析表達式,通過優(yōu)化初值和邊界條件,利用非線性優(yōu)化方法求出土壤分層結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2)設(shè)計。根據(jù)土壤分層結(jié)構(gòu)對其電流分布規(guī)律進行分析計算,得到垂直接地極的深度和布置位置,再從技術(shù)經(jīng)濟角度比較各種設(shè)計方案,最終推薦一種經(jīng)濟合理的方案。

首先在選定的垂直接地極位置用鉆機鉆孔并進行爆破,將巖石爆裂、爆松,然后用壓力機將漿狀的低電阻率材料壓入深孔及爆破產(chǎn)生的縫隙中,通過低電阻率材料將地下大范圍內(nèi)的土壤內(nèi)部溝通并加強接地電極與巖土的接觸,從而較大幅度地降低接地電阻,并在大范圍內(nèi)改善土壤的散流特性,同時有效地利用了地下低電阻率層。垂直接地極可采用一圓柱體接地極來模擬,其直徑與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。垂直接地極之間通過填充低電阻率材料的裂隙廣泛溝通,形成由低電阻率材料組成的連接體,并通過填充低電阻率材料的裂隙向外延伸很遠,形成一個內(nèi)部互聯(lián)同時向外延伸的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。降低接地電阻的基本原理是:(1) 利用地下電阻率較低的土壤層;(2)利用地下水層及金屬礦物質(zhì)層來改善散流;(3)降低接地極與巖土的接觸電阻;(4) 降低土壤的散流電阻;(5) 貫通了巖石的固有裂隙,通向較遠的土壤,與土壤中低電阻率區(qū)域相聯(lián)。

3. 加大接地系統(tǒng)面積設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場地形條件,初步設(shè)計變電站地網(wǎng)主體面積,水平接地體間距,埋設(shè)深度。如此,地網(wǎng)內(nèi)部電位雖然很高,但整個地網(wǎng)電位分布卻非常均勻;地網(wǎng)以外部分的電位降落則非?？?。因此,在水平地網(wǎng)內(nèi)部接觸電壓非常低,而在地網(wǎng)邊緣附近,由于電位降落較快,接觸電壓有較大幅度的抬升,但仍在安全范圍之內(nèi)。如果將填土層控制在1m內(nèi)后能夠把主接地網(wǎng)敷設(shè)在原土層下0.2m ,深埋深度約為1.2m。這樣就有利于施工和運行中進行檢查,當填土層超過在1m,主接地網(wǎng)敷設(shè)深度為填土層0.8m以下。需要注意的是水平接地體的周圍應采用電阻率良好的土壤材料或降阻劑進行填充,必要時設(shè)置接地深井。

4. 屏蔽接地

目的將電氣干擾源引入大地,抑制外來電磁干擾對弱電設(shè)備的影響,減少弱電設(shè)備產(chǎn)生的干擾,以免影響其他弱電設(shè)備。屏蔽接地可分三種:建筑屏蔽接地;

弱電設(shè)備的外殼上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低壓電纜屏蔽層接地。其中,低壓電纜屏蔽層不能承受較大的電流,因為流入接地網(wǎng)的短路電流如果出現(xiàn)分流,將導致電纜損壞且影響電子設(shè)備的使用。因此低壓電纜屏蔽層只能一端接地。筆者認為大量控制電纜來自于高壓配電裝置,如果由于故障而將高壓電傳入控制電纜,必定危及二次設(shè)備,故控制電纜的屏蔽層應接于二次設(shè)備室的環(huán)形接地網(wǎng),自動化通信的電纜則接于保護屏上接地銅排處。在二次設(shè)備間的電纜入口處將外屏蔽的接地,可將強電干擾信號阻擋在二次設(shè)備間外。為使屏蔽更有效,在配電裝置處,盡可能地穿鋼管埋地敷設(shè)。

5. 接地材料的選擇

接地材料,一般選擇鋼材,短路電流很大變電所,為減輕施工難度,建議采用銅接地。對于腐蝕方面,視土壤環(huán)境而定。本人見過一些投運約10 年的接地網(wǎng),有些完好如初,只是在焊接處和距空氣接近的地方有銹蝕;有些銹蝕不堪,一根原<16 圓鋼(無鍍鋅) 只剩下約7～8mm 粗了;設(shè)計時應計及腐蝕的影響、設(shè)計使用年限和當?shù)馗g數(shù)據(jù)。但年腐蝕率至今無確切數(shù)據(jù)可供設(shè)計之用,至于沿海地區(qū)、化工企業(yè)更無可靠資料,為此建議有關(guān)部門進行專題研究,提供權(quán)威性資料。為了抗腐蝕,有如下幾種方法:

(1) 加大截面:在較重腐蝕地區(qū)不可取,因截面太大會造成施工困難。

(2) 鍍鋅:適用于一般地區(qū)。不適宜用于含有重鹽堿地區(qū),如沿海地區(qū)和化工廠。

(3) 防腐涂料:施工工藝簡單,價格便宜。但是該涂料推出時間不長,其有效使用壽命,還需要進一步觀察。

(4) 銅材料接地:目前有2 種; 一種為銅包鋼,即在接地鋼材外復一層1mm 厚的銅;另一種為全銅線,即接地裝置采用全銅線材料,如銅絞線或扁銅。銅接地的連接工藝可采用火泥熔焊;火泥熔焊是利用化學反應時產(chǎn)生的超高熱將接頭內(nèi)銅、鋼相互熔解來完成的熔接法,連接點為分子結(jié)合,具有不隨時間推移而松弛或老化的優(yōu)點。但這種工藝需要專用模具和藥粉,其價格較貴。而采用銅絞線,因銅絞線以成捆供貨,其接頭數(shù)可大幅度下降。防腐涂料、銅包鋼是新型接地材料,其產(chǎn)品生產(chǎn)、訂貨的技術(shù)要求無國標或行標可循,為防魚目混珠,確保質(zhì)量,建議有關(guān)部門盡快制定標準。

6. 結(jié)語

總之,接地的設(shè)計一定要從各類接地特點著手,杜絕強、弱電接地混亂局面,采取等電位、均壓措施,合理組成接地網(wǎng)。

參考文獻:

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