高土壤电阻率变电站的降阻应用探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高土壤电阻率变电站的降阻应用探 讨 摘要：对于不同类型高土壤电阻 率的接地网，要根据变电站现场实际情 况，选择相应的降阻措施来降低接地电 阻，做到既有效又经济。 中国论文网 /2/view-12911888.htm 关键词：高土壤电阻率接地电阻 降阻措施 引言：目前随着现代化城市的迅 速发展，城市用电负荷急剧增加，需要 建设大批的变电站来满足供配电的要求， 同时，城市土地资源非常有限，城市用 地寸土寸金。因此变电站站址受诸多因 素限制，大多变电站不得不建在高土壤 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 电阻率地带，导致有效接地系统的变电 站接地装置的接地电阻无法满足现行标 准 DL/T 6211997交流电气装置的接 地5.1.1 中公式(5) R2000/I要求。所 以如何有效地降低接地电阻，仍然成为 电力系统中广大工程技术人员面对的主 要技术难题。笔者经历过具有高土壤电 阻率的临安 110kV 杨岭变工程的实践， 取得一些经验，略作介绍。 110kV 杨岭变为户外变电站，最 终规模是主变压器 350MVA，电压等 级 110/10kV，110kV 主接线为内桥线 变组接线，3 回 110kV 进线均为架空进 线。110kV 单相短路电流为 15.3kA,分 流系数为 0.8（注:考虑架空进线避雷线 以及主变中性点的分流,参照清华大学电 机工程与应用电机技术系发表的城区 及郊区 110kV 变电所接地系统设计技术 研究论文）,全站占地面积仅为 5759 平方米，土壤的平均电阻率为 420 欧姆/ 米（详见 110kV 杨岭变现场 140m 深 处电阻率值表） ，变电站西面邻近有一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 个约 1000 平方米的护坡，东面邻接 13 省道，沿着 13 省道有 500 米排水沟 （常年有水） 。 110kV 杨岭变现场 140m 深处 电阻率值表 本变电站的接地电阻目标值： R2000/I2000/153000.80.16（根据 标准 DL/T 6211997 公式 5） 接地网不采取任何措施下可能达 到接地电阻计算值: R1=0.5p/S=0.5420/5759=3.62（根 据标准 DL/T 6211997 附录 A 公式表 A2）,远不能满足设计要求，由于场地 周边条件有限，无法在原地扩大主接地 网面积来降低接地电阻，经过现场勘察 和研究，在东面 13 省道的排水沟外延 水平接地体和利用护坡扩大接地网面积 等方法进行综合降阻，起到了很大的降 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 阻作用。 一、深层土壤均为高电阻率采用 综合降阻方法 1）外延接地体： 沿着 13 省道排水沟外廷一条长 500 米的射线型水平接地体，每隔 10 米 左右打入一根垂直接地极，并与主接地 网两点连接。射线型水平接地极的接地 电阻为： Rj= (R+ A)=1.1（根据标准 DL/T 6211997 附录 A 公式 A2） L水平接地极总长度，500m； h水平接地极埋深，0.4m； d水平接地极等效直径，0.03 m； 形状系数，取0.6; -土壤电阻率，现场实测后取等 值土壤电阻率 200 m 变电站总的工频接地电阻可以看 成是水平地网接地电阻 R1 和外延接地 极 Rj 的并联，在考虑相互之间的互阻 影响后，地网总的工频接地电阻 Rg 为： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 Rg=(R1/Rj)Kp =(3.62/1.1)1.5=1.27 Kp屏蔽系数，一般取 1.5。 2) 扩大接地网面积： 在变电站西面邻近护坡上外延接 地网,接地网面积为 1000 平方米，并与 主接地网作两点连接。 （护坡是专为 110kV 杨岭变而造的，所以在造护坡时 选用低电阻率的土壤，现场实测后该土 壤电阻率为 50 m。外延接地网的接 地电阻： R2=0.5p/S=0.550/1000=0.79 S外延接地网的面积， 1000m2； p外延接地网处的实侧土壤电 阻率，50 m； 变电站总的工频接地电阻可以看 成是水平地网接地电阻 Rg 和外延接接 地网 R2 的并联，在考虑相互之间的互 阻影响后，地网总的工频接地电阻 R2g 为： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 R2g=(Rg/R2)1.5 =(1.27/0.79)1.5=0.73 经过处延接地体以及外延接地网 的降阻措施，接地网的接地电阻为 0.73 欧,现场实测接地网的接地电阻为 0.65 欧,比较接近，但仍然没达到目标值。在 现有的变电站周边条件下如果再采取其 它措施进一步降阻可能在技术经济上非 常不合理，因此就认可杨岭变电站接地 电阻为 0.65 欧。 二、当接地电阻不符合 R2000/I 的要求时，接地网还应符合以下要求 根据 DL/T 6211997交流电气 装置的接地标准，当接地电阻不符合 公式(5) R2000/I的要求时，其人工接 地网及有关电气装置还应符合 6.2.2 要 求。 （1）采取高电压隔离措施：a)变 电所出入口的地面、操作地坪以及站内 道路，应作特殊处理（做沥青路面）,沥 青层厚度不小于 12 厘米;b).站内给水管 采用 PVC 管。c). 站内铺助通讯线需在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 对侧加装过电压保护器。 (2).校核 10kV 避雷器能否反向击 穿。 (3) 验算接触电位差和跨步电位 差。 2.1 校核 10kV 避雷器能否反向击 穿 短路电流入地时，接地电阻太大， 接地电位升高，可能使变电站内 10kV 避雷器动作甚至发生爆炸，所以要校验 接地电阻为 0.65 欧时,计算得 10kV 阀型 避雷器工频放电电压值小于变电站实际 选用避雷器的工频放电电压值,杨岭变电 站 10kV 避雷器型号为 HY10WZ- 17/45，其工频放电电压值为 17kV。 根据电力工程电气设计手册电气 一次部分（16-27）公式 U=1.8IR+Ue/3=1.8153000.80.65+10 /3=14kV17 kV 符合要求值。 U系统接地时，避雷器的耐 受电压(kV)； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 I 入地短路电流(A)； R接地网实侧接地电阻()； Ue 额定线电压(kV) ； 2.2 校验接触电势和跨步电势 经过高电压隔离措施，校验其接 触电势和跨步电势,校验如下： 按标准 DL/T 621-1997交流电 气装置的接地第 3.4 点计算所得限制 值： 2.2.1 在沥青混凝土地面上接触电 位差和跨步电位差不应超过下列数值 Ut=1320V Us=4743V 式中： Ut接触电位差 Us跨步电位差 pf人脚站立处表面的土壤电 阻率 t接地短路电流的持续时间 pf=5000m, t=0.6s 2.2.2 按标准 DL/T 621-1997交 流电气装置的接地附录 B 公式 B4 计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 算所得实际最大接触电位差 Utmax=KtmaxUg Utmax最大接触电位差,V; Ktmax最大接触电位差系数; Ug x接地装置的电位,V; 当接地极的埋设深度 h=0.60.8m 时, Ktmax 按公式 B5 计算 得 Ktmax Ktmax=KdKlKnKs 式中 KdpKlpKn 和 Ks 是系 数,可按 B6 计算得 Kd=0.841-0.225lgd=0.841- 0.225lg0.03=1.184 Kl=1 Kn=0.076+0.776/n=0.076+0.776/14=0.13 1 Ks=0.234+0.414lgS=0.234+0.414lg57 59=0.964 Ug=I*R=153000.80.65=7956V -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 Ktmax=KdKlKnKs=1.184*1*0.131*0.964 =0.15 Utmax=KtmaxUg=0.15*7956=1193V13 20V 式中: d均压带等效直径; n均压带计算根数; S主接地网的面积， m2; I 入地短路电流, A; R 实测接地电阻。 2.2.3 根据标准 DL/T 6211997 附录 B 公式 B8,计算接地网的实际最大 跨步电压（V）： Usmax=KkUg T跨步距离,T=0.8m, h接地极的埋设深度, h=0.8m; n=2(L/L0)( L0/4S)1/2=2(1059+1457/232)(232/4 5759) 1/2=12 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 L水平接地极的总长度, m; L0接地网的外缘边线总长度, m; S主接地网的面积， m2; 计算得 Kk=0.068 Usmax=KkUg=0.0687956=541V4743V Usmax最大跨步电位差,V; Kk最大跨步电位差系数; 经以上接触电势和跨步电势校验 符合规程规范要求。 三、结论 经过以上的计算分析，对于高土 壤电阻率的接地网，土壤越往土壤深层， 土壤电阻率越大，需要采取多种降阻措 施进行降阻，采用外延接地体；扩 大接地网面积；采用低电阻率土壤 （换土） ；地表面采用新型高电阻率 的材料，提高接触电势、跨步电势值。 外延接地体、扩大接地网最好要设置在 人员以及马匹等不进入外延接地体以及 外延接地网区，如经常有人员以及马匹 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 进入外延接地网，要进行隔离，并对其 接触电势和跨步电势要求要更加严