淺談某國際水電項目接地系統(tǒng)中接地電纜截面選擇分析

江懷

（中國葛洲壩集團國際工程有限公司，北京 100020）

0.概述

接地系統(tǒng)主要為保護個人及設備在各種情況下不會遭到危險電位的威脅。本項目在廠房、尾水、進水口、溢洪道、開關站、大壩等區(qū)域的構筑物下均設置銅絞線接地網(wǎng)，并且所有區(qū)域的接地網(wǎng)將互相連接并形成一個有效的接地總網(wǎng)[1]。所有機電設備、防雷裝置、以及其他金屬構件均通過銅導體連接至此接地系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)將充分利用水工建筑物內(nèi)的鋼構件[2]。所有人能達到的區(qū)域的接觸電勢及跨步電勢應能滿足IEEE Std 80-2000 規(guī)范[3]規(guī)定的安全性要求。

電氣裝置和設施的下列金屬部分，均可靠接地：（1）有效接地系統(tǒng)中變壓器的中性點；（2）電機、變壓器和高壓電器等的底座和外殼；（3）發(fā)電機中性點柜外殼、發(fā)電機出線柜和封閉母線的外殼；（4）配電、控制、保護用的屏（柜、箱）及操作臺等的金屬框架；（5）箱式變電站的金屬箱體等；（6）各種電纜金屬支架等；（7）屋內(nèi)外配電裝置的金屬構架和鋼筋混凝土構架；（8）金屬軌道、圍欄、爬梯等；（9）電力電纜接線盒的外殼，電力電纜的金屬護套或屏蔽層，穿線的鋼管和電纜橋架等；（10）裝有地線的架空線路桿塔；（11）附屬于高壓電氣裝置的互感器的二次繞組和鎧裝控制電纜的外皮；（12）避雷裝置；（13）其他需要接地的金屬構件。

1.接地電纜截面計算

1.1 接地故障電流

根據(jù)水電站500kV 側短路電流計算結果，單相接地總故障電流為18.073kA，其中由水電站6 臺發(fā)電機提供共0.377+0.383×6=1.909kA，由系統(tǒng)提供18.073-1.909=16.164kA。（這里不再詳細介紹）。

1.2 接地系統(tǒng)施工方案

水電站接地電纜選用銅絞線，施工采用放熱焊接。放熱焊接主要優(yōu)點：（1）機械性能良好,因為是熔融接頭，所有接頭與導體是分子結合，是一種永久性接頭。（2）沖擊電阻穩(wěn)定，在短時間大電流的沖擊下，導體先于接頭熔化，因而不會受到浪涌電流的損傷。（3）施工簡易，無需外界能源，無需專業(yè)操作人員，室內(nèi)室外都可以操作，完成整個連接過程的時間短。

1.3 熱穩(wěn)定校驗

校驗熱效應的計算時間為繼電保護裝置動作時間加斷路器全分閘時間。繼電保護動作時間取540ms，斷路器全分閘時間取60ms，計算時間為600ms。

A—接地線最小截面； tc—短路等效持續(xù)時間，取0.6s；I—過流接地線的短路電流穩(wěn)定值，取18.073kA；Kf—不同材料在不同導體限制溫度值（Tm）和環(huán)境溫度（Tα）為40℃時的常數(shù)，對于采用放熱焊的銅導體，取7.06；計算結果為：A=98.8kcmil=50.1mm2。

式中：Sg—接地線最小截面；te—短路等效持續(xù)時間，取0.6s；Ig—過流接地線的短路電流穩(wěn)定值，取18073A；C—接地導體（線）材料的熱穩(wěn)定系數(shù)，對于采用放熱焊的銅導體，取249；計算結果為：Sg≥56.2mm2。

（3）根據(jù)上述計算結果，水平接地導體選用70mm2銅絞線，導體的截面積均可滿足GB 及IEEE 的要求。

1.4 當?shù)貒W(wǎng)公司要求

根據(jù)當?shù)貒译娋W(wǎng)公司的技術規(guī)范要求，500kV 發(fā)輸變電項目接地設計中入地電流根據(jù)當?shù)亓晳T考慮充分的裕量而設定為40kA 以保證整個接地網(wǎng)能滿足未來電網(wǎng)的發(fā)展，并且不再考慮架空避雷線對故障電流分流的影響。

1.5 重新計算

按接地故障電流為40kA 的假設，將此值重新進行校驗接地導體截面熱穩(wěn)定性。其余參數(shù)不做改變。

（1）根據(jù)IEEE Std 80-2000 中第11.3.1.2 小節(jié)的公式（42）：Akcmil= I ?Kf

計算結果為：A=218.7kcmil=110.9mm2。

計算結果為：Sg≥124.4mm2。

（3）根據(jù)上述計算結果，水平接地導體需選用150mm2銅絞線，導體的截面積才可滿足GB 及IEEE 要求（水平接地導體需選用120mm2銅絞線，僅滿足IEEE 要求）。

2.結語

本文以接地電纜截面選擇計算為例，著重體現(xiàn)了當接地故障電流變更以及采用標準不同對接地電纜截面存在的顯著影響。實際上在許多國際項目中，不僅僅是接地故障電流，包括接地電纜的材質，施工工藝，接地系統(tǒng)的配置以及合同的規(guī)定都對接地電纜截面存在不同程度影響，以上都需要我們在項目執(zhí)行中加以注意。