嚴(yán)寒、鹽澇地區(qū)110kV變電站接地網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：本文根據(jù)嚴(yán)寒、鹽澇地區(qū)變電站巖土特征，通過(guò)接地材料的選擇、接地電阻計(jì)算及校驗(yàn)、采取有效措施降低接地電阻，滿足設(shè)計(jì)要求，從而優(yōu)化嚴(yán)寒、鹽澇地區(qū)變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：接地網(wǎng);接觸電勢(shì);跨步電壓;接地電阻

1概述

本文針對(duì)嚴(yán)寒、鹽澇地區(qū)110kV變電站接地進(jìn)行優(yōu)化。

2站區(qū)巖土特征

2.1巖土特征

建筑場(chǎng)地鉆探深度范圍內(nèi)為第四系地層，自上而下分別描述如下：

①粉土：黃褐色，土質(zhì)不均勻，局部夾粉質(zhì)黏土薄層。含氧化鐵斑點(diǎn)。無(wú)光澤，干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)中等。稍密，稍濕。層厚1.50-3.50m。

②粉砂：黃色，稍密，稍濕-飽和。分選性一般，主要礦物成份為石英、長(zhǎng)石。見(jiàn)少量暗色礦物。該層未被鉆穿。

2.2土壤電阻率測(cè)試結(jié)果

場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為2.10m，本站土壤電阻率取100Ω.m。

2.3地下水

勘察場(chǎng)地地下水為第四系松散層孔隙潛水，地下水補(bǔ)給源為大氣降水，以蒸發(fā)和地下徑流方式排泄。

水質(zhì)分析結(jié)果，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有微腐蝕性。

3接地材料選擇

針對(duì)鍍鋅鋼在高鹽堿土壤地區(qū)耐蝕性差和銅材價(jià)高等問(wèn)題，本工程采用了鋁銅稀土合金接地材料，并通過(guò)噴丸和預(yù)氧化復(fù)合表面改性處理，減輕了對(duì)鈍化膜的破壞，降低非均勻腐蝕幾率，在大幅度提高了耐土壤腐蝕性能的同時(shí)，解決了純鋁腐蝕產(chǎn)物導(dǎo)通不良的問(wèn)題，滿足了技術(shù)要求，有效延長(zhǎng)變電站接地網(wǎng)開(kāi)挖檢查周期，提高運(yùn)行安全可靠性。以其替代鍍鋅鋼和純銅做接地材料全壽命周期可降低材料成本分別為 40%和67%。

4接地電阻計(jì)算及校驗(yàn)

4.1接地基本參數(shù)計(jì)算

4.1.1入地故障電流計(jì)算

當(dāng)在廠、所外發(fā)生接地短路時(shí)，流經(jīng)接地裝置的電流可按下式計(jì)算：

4.1.2地網(wǎng)參數(shù)計(jì)算

本站擬采用8×8m方格形主地網(wǎng)，采用2.5米長(zhǎng)垂直接地極。此接地網(wǎng)總面積為1990㎡，水平地網(wǎng)總長(zhǎng)度為609.98m，水平地網(wǎng)邊緣長(zhǎng)度為172.4m。

均壓帶等效根數(shù)n 按下式計(jì)算：

4.1.3接地短路（故障）電流的持續(xù)時(shí)間

配有1套速動(dòng)主保護(hù)、近或遠(yuǎn)（或遠(yuǎn)近結(jié)合的）后備保護(hù)和自動(dòng)重合閘，有或無(wú)斷路器失靈保護(hù)時(shí)，取值：

—第一級(jí)后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間

第一級(jí)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間約為3s，斷路器開(kāi)斷時(shí)間目前暫按50ms，因此，切除故障電流的時(shí)間t約為3s，本報(bào)告中按3s進(jìn)行計(jì)算。

4.2接地電阻計(jì)算

4.2.1接地電阻計(jì)算

均勻土壤中水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地極（接地網(wǎng)）的接地電阻，可按下列公式計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算Ω。

4.2.2接地電阻校驗(yàn)

保護(hù)接地電阻，應(yīng)符合下列要求：

式中：R—考慮季節(jié)變化的最大接地電阻（Ω）

—計(jì)算用經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對(duì)稱電流有效值（A）。

經(jīng)計(jì)算最大接地電阻R=1.78Ω>?，F(xiàn)有接地網(wǎng)的接地電阻滿足要求。

4.3 接觸電勢(shì)校驗(yàn)

4.3.1 接觸電勢(shì)計(jì)算

接地網(wǎng)初始設(shè)計(jì)時(shí)的網(wǎng)孔電壓計(jì)算如下：

式中：—土壤電阻率（Ω?m）

— 網(wǎng)孔電壓幾何校正系數(shù)

—接地網(wǎng)不規(guī)則校正系數(shù)，用來(lái)計(jì)及推導(dǎo)時(shí)的假設(shè)條件引入的誤差

—接地網(wǎng)的最大入地電流

D—接地網(wǎng)平行導(dǎo)體間距

d—接地網(wǎng)導(dǎo)體直徑。扁導(dǎo)體的等效直徑 d 為扁導(dǎo)體寬度 b 的 1/2;等邊角鋼的等效直徑 d為 0.84b（b為角鋼邊寬度）;不等邊角鋼的等效直經(jīng)d 為（和為角鋼兩邊寬度）;

h—接地網(wǎng)埋深

—接地網(wǎng)埋深系數(shù)

—參考深度，取1m

—因內(nèi)部導(dǎo)體對(duì)角網(wǎng)孔電壓影響的校正加權(quán)系數(shù)

經(jīng)計(jì)算。

4.3.2 接觸電勢(shì)校驗(yàn)

根據(jù)規(guī)程，最大允許接觸電位差為：

經(jīng)計(jì)算Ut=100.46V，經(jīng)校驗(yàn)現(xiàn)有接地網(wǎng)的接觸電勢(shì)不滿足要求。

4.4 跨步電壓校驗(yàn)

4.4.1 跨步電壓計(jì)算

跨步電位差與跨步電位差與幾何校正系數(shù)、校正系數(shù)、土壤電阻率、接地系統(tǒng)單位導(dǎo)體長(zhǎng)度的平均流散電流有關(guān)，可按下列各式計(jì)算：

式中：—埋入地中的接地系統(tǒng)導(dǎo)體有效長(zhǎng)度。

發(fā)電廠和變電站接地系統(tǒng)的最大跨步電位差出現(xiàn)在平分接地網(wǎng)邊角直線上，從邊角點(diǎn)開(kāi)始向外1m遠(yuǎn)的地方。對(duì)于一般埋深 h 在0.25m～2.5m的范圍的接地網(wǎng)，可按下式計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，

4.4.2 跨步電壓校驗(yàn)

跨步電位差不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值：

經(jīng)計(jì)算跨步電壓不應(yīng)超過(guò)100.46V，滿足要求。

5結(jié)論

通過(guò)上述計(jì)算可知，本站接地電阻、跨步電壓均滿足要求，采取措施后接觸電勢(shì)也滿足運(yùn)行要求;全站水平接地網(wǎng)和垂直接地體均采用環(huán)保型鋁銅稀土合金接地材料，在大幅度提高了耐土壤腐蝕性能，提高運(yùn)行安全可靠性;本工程在垂直接地極的頂部焊接200×200×10的熱鍍鋅鋼板，防止了垂直接地極受凍土影響而產(chǎn)生上拔。

參考文獻(xiàn)：

[1]交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范 GB/T 50065-2011。

作者簡(jiǎn)介：陳紅梅，女，19850818，漢，寧夏，在佳木斯華能電力設(shè)計(jì)有限公司任職電氣設(shè)計(jì)工作。

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