大源渡電站接觸電位差和跨步電位差計算與校驗

劉戰(zhàn)平

（湖南湘江航運建設(shè)開發(fā)有限公司，長沙 410007）

大源渡水電站位于湖南省湘江流域的中上游，是湘江航運建設(shè)開發(fā)公司在湘江流域進(jìn)行梯級開發(fā)的第一級電站。主要是以電養(yǎng)航，促進(jìn)內(nèi)河航運事業(yè)發(fā)展的作用。整個電站裝機容量為4×30MW，發(fā)出的電能通過三回110kV線路并入衡陽電網(wǎng)。電站110kV升壓系統(tǒng)采用室外開關(guān)站布置。水電廠及開關(guān)站接地網(wǎng)沿河右岸狹長布置，地網(wǎng)最大對角線約300m，接地電阻實測為0.48?。

1 大源渡電站接線方式及單相短路電流計算

1.1 大源渡電站總接線方式

大源渡電站裝機為四臺4×30MW 貫流式機組，每兩臺機共用一臺主變組成擴大單元接線。升壓后經(jīng)三條110kV線路并入衡陽電網(wǎng)，其接線方式如圖1。

圖1

1.2 大源渡電站單相短路電流計算

1）短路點發(fā)生在110kV母線上d1點，取Sj=100MVA，Uj=Up

各元件序電抗標(biāo)么值的計算及序網(wǎng)絡(luò)圖如圖2。

正序電抗：

負(fù)序電抗：

次暫態(tài)短路電流，查水輪發(fā)電機運算曲線表t=0S時得

2 大源渡電站入地短路電流及電位計算

2.1 大源渡電站入地短路電流

廠或所內(nèi)和廠或所外發(fā)生接地短路時，流經(jīng)接地裝置的電流可以分別按下式計算

式中，I為入地短路電流，A；Imax為接地短路時的最大接地短路電流，A；In為發(fā)生最大接地短路電流時流經(jīng)發(fā)電廠、變電所接地中性點的最大接地短路電流，A；Ke1、Ke2為分別為廠或所內(nèi)和廠或所外發(fā)生短路時，避雷線的工頻分流系數(shù)。

按照大源渡電站的設(shè)備運行方式：

其中In為50% Imax，Ke1取0.15，Ke2取0.18，Imax=1.899（kA）分別代入式（1）、（2）得

I=(Imax-In)(1-Ke1) =(1.899-1.899/2)(1-0.15)=0.807(kA)I=In(1-Ke2) =1.899/2(1-0.18)=0.779kA

取I=0.807kA。

2.2 大源渡電站發(fā)生接地時，接地裝置的電位、接觸電位差和跨步電位差計算

1）接地裝置的電位可以按下式計算

2）接地網(wǎng)地表面最大接觸電位差可以按下式計算

式中，Ktmax為最大接觸電位差系數(shù)，有

式中，Kd、KL、Kn和Ks為系數(shù)，對30×30m2≤S≤500×500m2接地網(wǎng)可以按式（6）計算。

結(jié)合大源渡電站的接地網(wǎng)情況，其中

3）接地網(wǎng)地表面最大跨步電位差可以按下式計算

式中，Ksmax為最大跨步電位差系數(shù)，正方形接地網(wǎng)的最大跨步電位差系數(shù)可按下式計算

大源渡接地網(wǎng)為矩形地網(wǎng)，其中有S=L1×L2=90×28，h=0.8m，d=0.03，L0=236m，L=596m，T=0.8m；分別代入式（11）、式（10）、式（9）、式（8）可得

n=5.47 β=0.234 a2=0.235 Ksmax=0.083則Usmax=KsmaxUg=0.083×387.4=32.2V。

3 大源渡電站接地裝置接觸電位差和跨步電位差校驗

110kV及以上有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值

式中，ρf為土壤電阻率，這里取1000，110kV母線接地保護(hù)動作時間為1s，將ρf、t分別代入式（12）、式（13）得

以上驗算Utmax＜Ut，Usmax＜Us均滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)論

隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)中對接地裝置的要求越來越嚴(yán)格，變電所接地系統(tǒng)直接關(guān)系到變電所的正常運行，更涉及到人身與設(shè)備的安全。本文從工程實際情況出發(fā)，對電站的接地網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行了計算和校驗。隨著系統(tǒng)容量的擴展，運行方式的變化，必需保證接地網(wǎng)絡(luò)滿足安全運行的要求，不滿足運行要求時必須立即進(jìn)行改造。