500kV禎州變電站接地網(wǎng)設(shè)計與施工分析

劉 水

廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東惠州 516000

500kV禎州變電站接地網(wǎng)設(shè)計與施工分析

劉 水

廣東電網(wǎng)公司惠州供電局，廣東惠州 516000

選取一個地質(zhì)情況差、不能外擴接地網(wǎng)的500kV變電站為例，詳細(xì)分析接地網(wǎng)設(shè)計和施工過程，解決施工中的難題，并提出此類變電站地網(wǎng)設(shè)計和施工的建議。

變電站；接地網(wǎng)；離子接地極

0 引言

變電站接地網(wǎng)是防止電氣裝置由于絕緣損壞而帶電，危及人身和電氣設(shè)備安全而設(shè)置的安全設(shè)施，它對雷擊、靜電和故障電流起泄流和均壓作用。它直接關(guān)系到變電站的正常運行，更涉及到人身與設(shè)備的安全。但是，其施工往往因現(xiàn)場條件、資金等限制，成為變電站建設(shè)的一個難點?，F(xiàn)選取了500kV禎州變電站為例，對其接地網(wǎng)設(shè)計與施工進行過程分析，以供在類似設(shè)計和施工中參考。

1 變電站概況

500 kV禎州變電站所在地為山地地貌，站區(qū)土質(zhì)為砂土，地表以下60m土質(zhì)均干燥，內(nèi)多10cm～100cm直徑的石塊，表層土壤平均電阻率很高，達(dá)到3 485Ω·m。且由于青賠問題，該站不能采用外擴方式增加接地網(wǎng)面積。

2 初步設(shè)計

采用在站區(qū)和進站道路范圍內(nèi)，通過水平地網(wǎng)、深井、斜井等方式來完成地網(wǎng)的施工。

2.1 設(shè)計輸入條件

1）500 kV禎州變電站場地土壤電阻率測量結(jié)果：0m～4m土壤電阻率均值3 485Ω·m，4m～30m土壤電阻率平均值 611Ω·m；2）整個變電站接地電阻要求≤0.5Ω；3）水平接地線采用ф22鍍鋅圓鋼，埋深0.8m。

2.2 變電站接地網(wǎng)的接地電阻計算

1）變電站水平接地網(wǎng)的接地電阻：

其中，表層電阻率ρ1=3485Ω·m ，站內(nèi)面積 S1=42572m2，進站道路面積 S2=9670m2。

2）水平地網(wǎng)接地電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，增加設(shè)接地深井或斜井

（1）設(shè)計打深井15口，每口深約30m。

每口深井接地電阻為：

其中ρ1取0m～4m土壤電阻率均值3 485Ω·m，ρ2取4m～15m土壤電阻率平均值 611Ω·m，H=0.8m，l=30m，D=0.05m。

15 口深井與水平地網(wǎng)并聯(lián)接地電阻計算值為1.36Ω，故還需要打斜井。

（2）考慮在53 000m2的范圍如鉆設(shè)同一深度的深井太多，后面打的深井降阻效果會不明顯，故設(shè)計向站址外地勢較低處打斜井7口，每口井長150m。每口斜井接地電阻為：

其中：ρ1=3485Ω·m，L=150m，h=2m，d=0.05m；

7 口斜井并聯(lián)接地電阻為6.51Ω。

3）水平地網(wǎng)與斜井、深井并聯(lián)后，總的接地電阻計算值為1.125Ω。

4）設(shè)置深井、斜井后，接地網(wǎng)電阻計算值大于0.5Ω，達(dá)不到要求。需要加裝離子接地極，以進一步降低接地電阻。

需要設(shè)置的接地極套數(shù)：

其中，ρ2取4-9m深度土壤電阻率均值 611Ω·m，K取4.5，R取0.5，R0=1.125Ω，主地網(wǎng)的屏蔽系數(shù)K1取1.1。

5）在施工過程中，部分深井、斜井的接地電阻最終測量值將高于設(shè)計值，最終設(shè)計：在地網(wǎng)外沿打深井15口，每口深30m，加裝離子接地極1套；向站外地勢較低處打斜井7口，每口長150m，加裝離子接地極3套。

3 過程中調(diào)整

3.1 斜井試打失敗

深井的鉆挖進行順利，但斜井試打均失敗，主要由于施工區(qū)域土層內(nèi)石塊太多。所以將原設(shè)計中7口斜井改為7口30m深井，每口井裝1套離子接地極，剩余的離子極敷設(shè)在原地網(wǎng)邊緣。

3.2 同一深度深井降阻效果逐漸減弱

在深井的完成數(shù)量增加過程中，不斷試測接地網(wǎng)電阻，發(fā)現(xiàn)30m深井降阻效果在逐漸減弱，經(jīng)分析可能為同一深度區(qū)域地網(wǎng)的屏蔽造成。所以取消2口與其他深井距離較近的深井，并完成36套離子接地極安裝后，測量主地網(wǎng)接地電阻值為0.732Ω。

3.3 增加深度到達(dá)富水層的深井

由于受現(xiàn)場條件限制，很多降阻手段不能使用，故考慮采用新三維接地深井方式來降阻，通過地下深層處水源改善接地電極降阻通道，加大接地分流面積。經(jīng)試打，發(fā)現(xiàn)在接近100m深處為地下富水層，利用此深井做單井試驗，井中裝設(shè)離子接地極4套，試測單井電阻為R測=5.7Ω。

需要打100m深井?dāng)?shù)為：

其中，K1=1.1，R0取0.732Ω，R取0.5。

考慮部分深井單井電阻值達(dá)不到試打單井電阻值，最終在地網(wǎng)邊緣增加開挖7口100m深井，每口深井裝設(shè)離子接地極4套。

反算最終的接地電阻R，結(jié)果為0.424Ω，滿足小于0.5Ω的要求。

4 主接地網(wǎng)電阻達(dá)標(biāo)

通過幾次的調(diào)整，主地網(wǎng)的最終設(shè)計方案為：在站區(qū)及進站道路區(qū)域用ф22鍍鋅圓鋼埋深0.8m，敷設(shè)水平接地網(wǎng)；在站區(qū)及進站道路區(qū)域外沿打深井20口，每口深30m，加裝離子接地極1套，另在地網(wǎng)邊緣均勻敷設(shè)離子接地極16套；在地網(wǎng)外沿地勢較低處打100m深深井7口，每口深井裝設(shè)離子接地極4套。

全部項目施工完成后，測量主地網(wǎng)接地電阻值0.496Ω，滿足小于≤0.5Ω的要求。

5 建議

在變電站接地網(wǎng)設(shè)計和施工過程應(yīng)注意以下方面：

1）地網(wǎng)設(shè)計應(yīng)充分考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，避免出現(xiàn)部分項目在現(xiàn)場無法施工；

2）優(yōu)先選用外擴接地網(wǎng)、打斜井、加裝離子接地極等方式降阻。且外擴接地地網(wǎng)、打斜井應(yīng)選擇地勢較低、靠近地表水源處；

3）如主接地網(wǎng)只能在變電站圍墻內(nèi)施工，且不能打斜井，可以采用新三維接地深井方式來降阻。

（1）地下深層的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)只能供參考，可以先試打深井，測得單井的電阻值，然后再確定方案；

（2）深井的深度應(yīng)不同，能在地下構(gòu)成一個多層次的三維接地網(wǎng)；

（3）部分深井的深度要到達(dá)地下富水層。

4）施工過程中，應(yīng)不斷測量主接地網(wǎng)接地電阻，監(jiān)控施工小項目的完成對整體電阻值的影響，以便于及時調(diào)整方案。

[1]DL/T621-1997，交流電氣裝置的接地[S]．

[2]電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程 SDJ8-79[S].北京：中國電力出版社，1979．

TM7

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1674-6708（2011）57-0078-02