發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)的設(shè)計與實施分析

王群營

（河南省電力公司漯河供電公司，河南 漯河460000）

1 引言

在發(fā)電廠、變電所的建設(shè)過程中，由于受土地資源稀缺、城市規(guī)劃及政策約束等諸方面的影響，發(fā)電廠、變電所的建設(shè)條件受到很大的限制，有的不得不建造于遍布巖石或荒山坡的高土壤電阻率地區(qū)，從而使得接地問題變得非常突出，同時也增加了接地設(shè)計的難度。因此，如何有效地解決此類問題，就引起了大家的廣泛重視。這里就設(shè)計方面提一些看法。

2 接地網(wǎng)設(shè)計的基本要求

按照國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIJT621-1997)，有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地的接地電阻宜符合下列要求。

2.1 一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合下式要求： R≤2000/I (1)

式中：R-考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻，Q;I-計算用的流經(jīng)接地裝置的人地短路電流，A。

2.2 當(dāng)接地裝置的接地電阻不符合公式1的要求時，可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較增大接地電阻'1宣岍：得大于5n，且應(yīng)符合上述標(biāo)準(zhǔn)6.2.2的要求。

另外，根據(jù)DL/T5149-2001國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可知，二次系統(tǒng)的信號接地是將邏輯信號系統(tǒng)的公用端接到接地網(wǎng)，使其成為穩(wěn)定的參考零電位。由于信號接地是所有邏輯電路的公用基準(zhǔn)點，對接地電阻的要求最高，如果處理不當(dāng)，會在信號接地上形成噪聲電壓，導(dǎo)致微機(jī)不能正常工作，甚至損壞。因此，必須滿足計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的接地要求。在電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展中，接地短路電流也愈來愈大，如果廠(所)址的土壤電阻率又高，此時，取決于人地短路電流和總接地電阻的地電位就會非常之高。從而接地電阻就無法滿足公式(1)的要求，這對接地網(wǎng)的設(shè)計構(gòu)成了很大的難題。為此需要采取相應(yīng)的有效措施，其中包括不同的接地方案。

3 接地方案的實施

3.1 接地網(wǎng)均衡電位設(shè)計

發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備裝置的接地裝置除了利用自然接地極外，應(yīng)敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)。人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧半徑不應(yīng)小于均壓帶間距的一半，接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶。

接地網(wǎng)的均壓帶可采取等距或不等距布置。設(shè)計接地網(wǎng)時，經(jīng)過計算確定最佳的接地網(wǎng)布置網(wǎng)格(長方形或正方形)。造成一個均衡電位的接地系統(tǒng)，避免出現(xiàn)危險的電位差。對面積較大的接地網(wǎng)，降低其接地電阻主要靠大面積水平接地體，它既有均壓減小接觸電位差和跨步電位差的作用，又有散流的作用。另外，應(yīng)盡可能將埋于地下的金屬管道以及其他可利用的金屬結(jié)構(gòu)物連成通路，且與接地網(wǎng)可靠連接。

3.2 電位隔離

當(dāng)接地網(wǎng)敷設(shè)完成后，實測接地電阻，如不滿足要求時，應(yīng)進(jìn)行接觸電位差和跨步電位差的校驗。根據(jù)校驗結(jié)果采取以下電位隔離措施：a.進(jìn)入變電所圍墻的管道裝設(shè)絕緣段;b.引至水泵房的全部電纜在進(jìn)入戶前剝?nèi)ヒ欢谓饘偻馄?c.通向所外的通信電纜裝設(shè)隔離變壓器;d.在發(fā)電廠、變電所開關(guān)站構(gòu)架和設(shè)備支架基礎(chǔ)周圍用礫石、瀝青鋪設(shè)絕緣地面，以滿足接觸電位差的要求。

3.3 降低接地電阻措施

a.利用地質(zhì)鉆孔埋設(shè)長接地極。根據(jù)有關(guān)資料介紹，在地質(zhì)勘探階段廠區(qū)界線可能出現(xiàn)的地緣邊緣的鉆孔位置，放入9-25m長、直徑為50mm的鋼管，打人到含水層中，這對穩(wěn)定接地網(wǎng)電位和降低接地電阻均有好處。b.接地網(wǎng)中的水平接地帶換土。已設(shè)計的某發(fā)電廠，因該廠址為高土壤電阻率，接地電阻不滿足要求，采取了在水平接地帶周圍換上土壤電阻率較低的優(yōu)質(zhì)土壤的措施，最后實測效果較佳。c.外引接地。對于高土壤電阻率的發(fā)電廠、變電所，當(dāng)廠(所)址外有水田、水塘?xí)r，若條件允許，外引接地較為有效。例如某220kV變電所采用了放射形敷設(shè)，外引三條長1200m左右的水平接地線，采用鍍鋅扁鋼70×8mm2，間距70m左右，埋深3.5m，接地電阻明顯降低。一般外引離廠(所)址不宜太遠(yuǎn)，否則外引線的較大阻抗會影響接地效果。有時，外引接地還會涉及到廠(所)址外的政策處理和安全防護(hù)等問題，故需認(rèn)真考慮和落實。

由于大地并不是理想導(dǎo)體,它具有一定的電阻率.因此,在外界的作用下其內(nèi)部一旦出現(xiàn)電流,大地也就不再保持等電位.從地面上被強(qiáng)制流進(jìn)大地的電流總是從一點注入的,但進(jìn)入大地的電流會以電流場的形式向周圍擴(kuò)散,設(shè)土壤電阻率為ρ,地中電流密度為δ,則大地中必然呈現(xiàn)相應(yīng)的電場分布,其電場強(qiáng)度E=ρδ.與電流注入點(接地點)越遠(yuǎn),地中的電流密度越小,電場越弱.因此也可以認(rèn)為在無窮遠(yuǎn)處,地中的電流密度為零,其電場強(qiáng)度也為零.也就是說,此處保持沒有電流流過時大地的電位-零電位,由此可見,當(dāng)接地點有電流流入大地時,該點相對于遠(yuǎn)處的零電位而然,將具有確定的電位升高.人們把接地點的電位與接地電阻的比值定義為接地電阻,嚴(yán)格的定義應(yīng)為接地阻抗,也即大地阻抗的總和當(dāng)接地電流為定值時,接地電阻R越小,接地點的電位越低,反之就越高,此時地面上的裝置也就具有了較高的電位,就不利于電氣設(shè)備的絕緣和人身安全.這就是為什么力求降低接地電阻的原因.由于金屬的電阻率遠(yuǎn)小于土壤電阻率,所以接地體本身的電阻可以忽略。

3.4 利用220kV架空避雷線分流

為了增加避雷線接地系統(tǒng)的降阻作用，要求施工單位做好廠址外第一基塔的接地，盡量降低該基塔的接地電阻。為了加強(qiáng)避雷線分流，220kV、110kV線路進(jìn)線段的避雷線采用良導(dǎo)體，并需逐塔工頻接地后引接到廠內(nèi)開關(guān)站的門型構(gòu)架上，還應(yīng)就地裝設(shè)集中接地裝置。

接地裝置是保證電氣設(shè)備安全,穩(wěn)定運行的重要部件,故準(zhǔn)確地測量變電所的接地電阻是非常重要的.對其進(jìn)行試驗,必須嚴(yán)格執(zhí)行《接地裝置工頻特性參數(shù)的測量導(dǎo)則》(DL/T475-1992)中所規(guī)定的測量方法和要求。

引入變電所構(gòu)架的避雷線應(yīng)采用懸式絕緣子與構(gòu)架隔開,測量接地電阻后,可用跨接線將絕緣子短接.同時,還應(yīng)測試各種設(shè)備與接地網(wǎng)的連接情況,嚴(yán)禁設(shè)備失地運行。

例如:1999年7月20日,山西太原新店220kV變電所發(fā)生重大設(shè)備事故.事故造成一臺220kV變壓器(020MVA)燒毀,10kV的B段配電設(shè)備,主控室全部二次設(shè)備等嚴(yán)重?zé)龘p,并擴(kuò)大到華北電網(wǎng),致使部分發(fā)電廠共計10臺發(fā)電機(jī)組發(fā)生相繼跳閘的系統(tǒng)事故.其事故起因是8023插頭柜三相短路,但由于開關(guān)柜接地線與主接地網(wǎng)未連接,造成開關(guān)柜高電位,開關(guān)柜的高電位經(jīng)開關(guān)柜內(nèi)控制和合閘電纜直接竄入直流系統(tǒng),導(dǎo)致直流電源消失,從而導(dǎo)致了事故的擴(kuò)大。在測量運行中大型接地網(wǎng)的接地電阻過程中,應(yīng)盡可能消除干擾,如近幾年應(yīng)用變頻技術(shù)可有效地消除系統(tǒng)不平衡電流的干擾,使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

實踐證明，上述的幾種接地方案及做法都是可行的。然而，在整個接地網(wǎng)的設(shè)計過程中，接地電阻計算是接地設(shè)計的基礎(chǔ)，為保證合理可行，計算應(yīng)盡可能準(zhǔn)確并留有裕度。

在接地電阻計算時，應(yīng)充分考慮土壤電阻率的分層情況，根據(jù)實際情況采用合適的計算方法，只有針對具體情況進(jìn)行具體分析，才能取得較為高的準(zhǔn)確率。

[1]李健,李書香.淺談滄州渤海新區(qū)用戶供電可靠性管理[J].河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報,2010,(04):24-26.

[2]胡波,高彧,鄭杰.全戶內(nèi)變電站主變散熱、降噪方案研究[J].中國電力教育,2010,(S2):323-324.

[3]王超,劉闊.淺談變電站的運行管理[J].中國電力教育,2010,(36):246-247.

[4]蔡曉鵬.江西安全約束系統(tǒng)在大集控中的應(yīng)用[J].中國電力教育,2010,(S2):137-138.