35kV變電站的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題研究

盧和珉

摘要: 目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)不少由于電氣接地不良而引起的事故，造成電力系統(tǒng)的大面積停運(yùn)并損壞設(shè)備現(xiàn)象，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)35KV變電站電氣接地相關(guān)技術(shù)及改進(jìn)措施進(jìn)行分析與闡述，對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:35kV、變電站、接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工

安全問(wèn)題一直是電站施工過(guò)程的重要問(wèn)題,導(dǎo)致這些安全隱患的主要原因是由于變電站系統(tǒng)存在著各種不足,又因變電站接地類型復(fù)雜多變,更加大了施工的危險(xiǎn)性。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)變電站接地系統(tǒng)時(shí),需將安全、科學(xué)、可行等方面考慮在內(nèi),確保施工能夠安全順利的展開。

1 35KV變電站電氣接地概述

1.1 電氣接地技術(shù)

接地網(wǎng)主要指用于變電站防雷保護(hù)及交直流運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的安全、有效運(yùn)行起到重要作用。但是由于接地網(wǎng)是隱形工程，因此在過(guò)去的電力施工中容易被忽視，很多變電站施工過(guò)程中僅關(guān)注接地電阻的最終測(cè)量結(jié)果，而對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程概不關(guān)心。隨著電力系統(tǒng)中電壓等級(jí)的不斷升高和容量的增加，時(shí)常發(fā)生由于接地不良而造成的事故及事故擴(kuò)大問(wèn)題。因此，電氣接地問(wèn)題越來(lái)越重要，而電氣接地實(shí)際上就是防止變電站發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障點(diǎn)的接地電位隨之升高。

變電站進(jìn)行電氣接地處理，主要是為了保障人身及設(shè)備安全，而電氣接地技術(shù)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)并不是電阻，而是電位。因此，接地電阻雖然可以作為判斷地網(wǎng)是否合格的依據(jù)，但并不是唯一的。隨著變電站電力容量的不斷提高，單相短路電流也不斷提高。在正常作業(yè)的接地系統(tǒng)中，雖然單相接地情況下產(chǎn)生的短路電流超過(guò)4kA，但是基本難以保證達(dá)到0.5Ω的標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，目前我國(guó)電氣接地技術(shù)主要以安全為出發(fā)點(diǎn)，在任何情況下，必須對(duì)接地電網(wǎng)的接觸電勢(shì)和跨步電壓引起必要的重視，在需要的情況下還要采取隔離措施以預(yù)防高電壓。這種方法在我國(guó)目前變電站電氣接地設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為普遍。

1.2 電氣接地設(shè)計(jì)的原則

在我國(guó)變電站中，各級(jí)電壓母線在出現(xiàn)接地故障時(shí)，其電流越來(lái)越大，很難滿足設(shè)計(jì)中要求的R≤2000/I標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，與原接地規(guī)程有一個(gè)較明顯的區(qū)別，就是不再要求接地電阻值必須達(dá)到0.5Ω，而是將標(biāo)準(zhǔn)放寬至5Ω，但這并不是說(shuō)所有的電阻都可以采用5Ω，而將接地電阻標(biāo)準(zhǔn)放寬需要在避免由于轉(zhuǎn)移電位而造成的危害的情況下，采取隔離措施。出于短路電流非周期性的分量影響考慮，如果接地電位持續(xù)呈上升趨勢(shì)，那么3～10 kV的避雷器不應(yīng)該有所動(dòng)作，或者發(fā)生動(dòng)作后不會(huì)發(fā)生損害，就需要進(jìn)行均壓處理，并計(jì)算出接觸電位差及跨步電位差是否符合要求，竣工后還需對(duì)電位分布曲線進(jìn)行測(cè)量與繪測(cè)。在對(duì)變電站的接地網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意符合以下原則：一是選擇地基鋼筋及自然金屬接地物作統(tǒng)一連接；二是盡量用自然接地物作為基礎(chǔ)，再加入人工接地體作補(bǔ)充，選用閉合環(huán)形的外觀；三是選擇統(tǒng)一的接地網(wǎng)及一點(diǎn)接地的方式。

2主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工

變電站都經(jīng)填高處理,可避免外水倒灌和洪水危害,用廢渣當(dāng)填土可降低造價(jià),但土壤電阻率比較高,約400Ω?m,不利于接地。這就要求主接地網(wǎng)兩敷設(shè)于原土層中;填土層較高不但會(huì)使接地引下線過(guò)長(zhǎng),增加引下線的電阻,也給施工敷設(shè)、運(yùn)行查找接地網(wǎng)帶來(lái)困難。筆者認(rèn)為,如果將填土層控制在1m內(nèi)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(yùn)行中進(jìn)行檢查,當(dāng)填土層超過(guò)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(yīng)采用電阻率良好的土壤材料或降阻劑進(jìn)行填充,必要時(shí)設(shè)置接地深井。

3 戶內(nèi)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與施工

戶內(nèi)設(shè)置接地網(wǎng)應(yīng)在戶內(nèi)設(shè)備區(qū)四周設(shè)置環(huán)形接地網(wǎng)、接地干線和均壓帶,以方便各電氣設(shè)備能就近接地,該措施是保證戶內(nèi)設(shè)備接地的重要環(huán)節(jié)。環(huán)形接地網(wǎng)常規(guī)間隔為5～8m,通常多點(diǎn)與戶外接地網(wǎng)相連。有些設(shè)計(jì)圖容易留下接地隱患,該方法只是將水平接地體在屋外圍成一圈,缺少無(wú)進(jìn)入戶內(nèi)表。由于接地施工的隱蔽性使得漏接不易發(fā)現(xiàn),而水平接地體能穿入戶內(nèi),水平接地體的間距≥5m,這樣可保證戶內(nèi)、外接地網(wǎng)的連接,減少建筑施工過(guò)程中的麻煩。鐵附件常為#8或#10槽鋼,土建預(yù)埋鐵附件截面大大滿足短路電流的熱穩(wěn)定校驗(yàn),因此能夠作為接地干線。但在接地過(guò)程中必須注意:需要在此復(fù)焊一塊100mm長(zhǎng)的接地扁鋼以保證槽鋼接頭處的通流;此槽鋼需多點(diǎn)與環(huán)形接地網(wǎng)連接以保證流過(guò)槽鋼的電流盡可能地分流。

4接地材料的選擇

選擇接地材料時(shí)需要綜合考慮,鋼材是最為常見(jiàn)的接地材料。短路電流過(guò)大時(shí),變電所需降低施工難度,此時(shí)可選擇銅接地。腐蝕方面應(yīng)該根據(jù)土壤的具體環(huán)境決定材料。從部分投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10a的接地網(wǎng)來(lái)看,部分鋼材完好如初,只是在焊接處和距空氣接近處出現(xiàn)了銹蝕;少數(shù)銹蝕較為嚴(yán)重。這就提醒公用工程設(shè)計(jì)(Public Utilities Design)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到腐蝕情況,根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際的腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。筆者認(rèn)為地方相關(guān)部門需要對(duì)材料生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)查研究,總結(jié)出科學(xué)實(shí)際的資料提供給施工單位的設(shè)計(jì)者,以做好抗腐蝕預(yù)防工作。筆者總結(jié)出下列幾點(diǎn):①加大截面:不適合運(yùn)用與腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)不,這是因?yàn)榻孛孢^(guò)大會(huì)給施工帶來(lái)阻礙。②鍍鋅:主要用于腐蝕一般的地區(qū)。不適合在重鹽堿地區(qū)使用,例如:沿海地區(qū)、化工廠等。③防腐涂料:施工過(guò)程工藝簡(jiǎn)單,且材料價(jià)格不高。但是防腐材料作用的持續(xù)時(shí)問(wèn)較短,使用壽命周期短。因而,使用效果不是很理想。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所言,35kV變電站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中需要結(jié)合各種不同的接地情況進(jìn)行選擇,綜合考慮到實(shí)際的施工要素和方案的可行性,避免出現(xiàn)強(qiáng)、弱電混亂接地的情況,需使用等電位、均壓等方式來(lái)科學(xué)地組成接地網(wǎng)。

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