周边地理条件在变电站降阻改造中的应用.pdf

heng c 生 h a ny = i xi a 垡 n 电 力 安 全 技 术 第 l 7 卷 ( 2 0 1 5 年第 1 2 期 ) 周边地理条件在变电站降阻改造中的应用 黄丽芬 ( 福建 水口发电集 团有限公司，福建 福州 3 5 0 0 0 4 ) ( 摘要变电站接地系统的接地电阻是影响变电设备运行安全与人身安全的重要参数，但其 降阻措施常受到各种 因素的制约。结合 自然接地体和敷设水下接地网的降阻改造工程实例，对周边 地理条件在变电 站降阻改造中的应用进行讨论，分析了 该方法的优 越性，并提出了注意事项。 关键词 变电站；接地 电阻；降阻；自然接地体 ；水下接地 网 0 引言 变电站的接地系统是保障作业人员人身安全和 电气设备可靠运行的重要设施。近年来，随着变电 站微机保护和综合自动化设备的广泛投入和使用， 接地系统越来越受到人们的重视，对接地保护也提 出了更高的要求。然而，变 电站的接地网存在设计 不合理、接地电阻超标等问题，如何合理有效、经 济、长久地解决这个问题， 对保障电力系统的安全 可靠运行，具有十分重要的理论意义和工程价值。 1 变电站常用降阻措施分析比较 目前，变电站常用的降阻措施主要有：外延接 地降阻法、深井接地法、填充电阻率较低的物质或 降阻剂、利用自然接地体、敷设水下接地网等。 ( 1 )外延接地降阻法符合常规工序且施工简 单，但受征地较难、占地面积过大、手续繁多等问 题的制约，在实际降阻改造工程中往往难以实施。 ( 2 )深井接地 法可 以把平面地 网做成立 体地 网，且接地电阻不受季节影响，但其施工复杂、难 度大、费用高、风险大，收效不一定显著，因此除 了在接地网向水平方向无法外延的情况下 ，一般不 轻易采用。 ( 3 )填充电阻率较低的物质或采用降阻剂法 ( 投资少) ，因其施工简单曾经大受欢迎，但由于某 些降阻剂对钢材具有腐蚀作用，长期使用将对接地 网造成腐蚀。 ( 4 )利用 自然接地体和敷设水下接地网法具有 一 一 省工 、省料 、接地电阻稳定、安全可靠性高等突出 优点，可将变电站周边现有的地理条件有效运用到 降阻改造工程中，但此方法需认真勘察变电站周边 的地理条件， 同时对设计人员的现场经验要求较高。 由此可见，变电站常用的降阻措施往往受到众 多条件的制约，并出于安全性、经济性和合理性等 因素的考虑，也均存在一定的局限性。因此在实际 接地工程 中，能否根据现场实际情况从众多降阻方 法中选择经济、高效、合理的降阻措施，显得尤为 重要。本文介绍一例利用自 然接地体和敷设水下接 地网法的降阻改造工程实践，讨论周边地理条件在 变电站降阻改造中的应用，并对该方法的合理性和 优越 陛进行分析。 2 同边地理条件在变电站降阻改造中的应用 2 1 自然接地体的应用 D L T 6 2 l 一2 0 1 1 交流电气装置的接地 规定 ： “ 交流 电力设备的接地装置 ，应充分利用直接埋入 地中或水 中的自然接地体。 自然接地体是指直接与 大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土 建筑物的基础、金属管道和设备等。 ”因此在变电 站的接地工程中，尤其是对于用地紧张的城市变电 站， 在大规模外延接地实施受到严重制约的情况下， 根据现场实际情况，充分发挥变电站周边地理条件 的优势，因地制宜，合理利用自然接地体是降低变 电站接地电阻、节约钢材以及达到均衡接地电位的 有效措施 。 以南方某 1 1 0 k V变电站的降阻改造工程为 第 1 7 卷 ( 2 0 1 5 年第 1 2 期) 电力 安 全 技 术 例 进行 讨论 分析。该 l 1 0 k V变 电站地 处城 市郊 区，其接地 电阻设计值 R 0 5 Q，建成后实测 = 1 2 Q， 严重超标。由于该变 电站占地面积较小 ， 仅靠站 内地 网将接地 电阻降到合格值几乎无法实 现 ，因此需对其采取其他的降阻措施 。经过现场勘 察 ，发现变 电站周边不具备大面积铺设外延地 网的 条件，但在变电站前方的公路旁埋设有金属自来水 管道，且该供水系统分布范围较广，在接地有效长 度范围内， 其附近无可燃或爆炸性介质的金属管道 ， 因此可考虑利用该 自然接地体以达到降低变 电站接 地电阻的目的。其具体做法为： 在主接地网的2 个 不 同位置 ，分别用 6 0 mm6 I F I I I 1 的镀铜扁钢将站 内主接地网与站外自 来水管道相连，并在合适位置 分别挖设 2 个接地测试井，方便 日 后单独测量。 经计算，接地 网与之并联后可将变 电站 的接 地 电阻 降 至 0 5 Q 以下，改 造 后实 测 接地 电阻 为 0 3 6 Q，满足接地 电阻设计要求。同时，对于 l 1 0 k V及 1 1 0 k V以上 电压等级的有效接地系统， 还应对改造后的接地网进行安全性校核。考虑到自 然接地体上方一般不会装设电气设备，故不再考虑 接触电位差问题，而只对其跨步电位差进行校验。 根据式 ( 1 ) 确定所连接的自然接地体跨步电位 差的目 标值： 式 ( 1 ) 适用于 l 1 0 k V及 1 1 0 k V以上电压等级的 有效接地系统和 6 3 5 k V低电阻接地系统。式中： 一 跨步电位差 目 标值，V； p 一脚站立处地表面 的土壤电阻率，Q m； 卜 接地短路 ( 故障) 电流 持续时间，S 。 经计算 ，得 = 3 2 6V。 将所连接的自 然接地体简化为矩形地网，可按 DL T6 2 l 一2 0 l 1附录 中的方法 ，计算其最大跨步 电位差 ，可得 。 ：8 3 6 V，远小 于跨步 电位差 所允许的 3 2 6 V，所 以对行人是安全的。该处 自来 水管道埋设较深，周边无可燃或爆炸性介质的金属 管道，采取自然接地体对原地网进行改造后，不仅 能有效降低接地电阻，还能有效防止变电站发生接 地短路时的高电位外引，满足了安全性要求。 2 2 敷设水下接地网 接地工程中， 如果变电站附近有池塘、 水库、 江、 河、小溪等，便可通过铺设水下、水底或者岸边接 S而 地 网，以达到降阻目的。 以另一起 l 1 0 k V变电站的降阻改造为例进行 讨论分析 。该变电站位于低山丘陵区，其接地 电阻 设计的目标值 尺0 5 Q，建成后虽经多次地网 改造，但都未达到预期 目的，其接地电阻值仍高达 2 5 Q，严重超标。根据现场调研 ，变 电站周围不 具备外延接地 、深井接地的条件 ，也未发现可利用 的自然接地体； 但变电站北侧白西向东有 1 条小河， 且小河正好位于北侧接地网外框附近。由于此河流 与原接地 网相距较近，且不存在征地问题 ，因此可 充分利用现有地理条件， 在小河中铺设水平接地体， 再与变 电站主接地网并接 ，从而达到降低接地 电阻 目的。 通过理论计算，在河中铺设适当长度的水下地 网并与原地网并接后 ，可将接地 电阻降至 0 5 Q 以 下。 改造后实测接地电阻为0 4 2 Q， 符合设计要求。 同理，对该水下接地网的跨步电位差进行校验，可 知水下地 网的跨步 电位差 应不大于 1 9 6 V， 而计 算得到最大跨步电位差 = 7 4 V，满足了安全 性要求。 3 利用周边地理条件降阻改造的优点 通过理论分析和工程实例，可得出利用变电站 周边地理条件进行降阻改造， 具有以下几方面优点。 ( 1 )省工。施工时不需要大规模的开挖土方和 回填土， 大大降低了施工人员的劳动强度和工作量。 ( 2 )省料。利用 自 然接地体进行降阻改造可减 少埋入地下的大量钢材 ，节约成本。 ( 3 )接地电阻稳定。由于 自 然接地体和水下地 网不易受到人为机械损坏，几乎不受气象条件变化 影响， 因此接地 电阻基本处于一个较为稳定的范围。 ( 4 )安全可靠性高。自然接地体和水下地网的 导 电性和散流效果好，与土壤的接触面积大 ，均压 作用明显，具有较高的安全性和可靠性。 4 利用周边地理条件降阻改造的注意事项 在利用变电站周边地理条件进行降阻改造时， 为了达到最佳的降阻效果，还应兼顾以下问题。 ( 1 )利用自然接地体时，必须取得主管部门同 意t应特别注意自然接地体的性质，切不可利用有 一 一 Z 专家讲座 h u a n j ia j ia n g z u o 0 引言 电力安全技术 第1 7 卷 ( 2 0 1 5 年第 1 2 期) 新 安全生产法解读 第1 2 讲有责必负实行违法必究 石 少年 ( 国家安全生产法规标准专家组，北京 1 0 0 7 1 3 ) 有责必负、违法必究是建立安全生产法律秩序 的重要保障。法律责任，是指法律关系主体对违反 法律规范、不履行法定义务产生的法律后果所应当 承担的社会责任。法律责任是国家管理社会事务所 采用的强制当事人依法办事的法律措施。 依照新 安全生产法 的规定，各类安全生 产法律关系的主体必须履行各 自的安全生产法律义 务 ，保障企业的安全生产。新 ( ( 安全生产法 的执 法机关将依照有关法律规定 ，追究安全生产违法犯 罪分子的法律责任， 对有关生产经营单位给予法律 制裁。安全生产违法责任追究制度充分体现了法律 的强制性、惩罚性功能。 可燃或爆炸性介质的金属管道作为 自然接地体。 ( 2 )当利用 自然接地体或水下地 网时，应采用 不少于 2根导体在不同地点与接地 网相连接 ，并设 置将 自然接地极或水下地 网与人工接地极分开的测 量井。 ( 3 )在设计接地网时，一定要先对各项参数进 行仔细计算、 校核， 验证其具有可行性后方可施工； 且计算方法要正确，修正系数要合理。 5 结论 利用变电站周边地理条件进行降阻的方法在变 电站接地工程中具有突出的优越性 ，尤其是在其他 降阻措施无法采用的情况下，如果能充分发挥周边 地理条件的优势 ，那么既能有效降低接地 电阻，又 可大幅节约成本，从实用性、经济性等方面来讲都 是较为合理的。 一 1 安全生产违法责任主体 安全生产违法责任主体主要包括以下 4种。 ( 1 )有关人民政府和负有安全生产监督管理职 责的部门及其领导人、负责人和工作人员。新 安 全生产法明确规定了各级地方人民政府和负有安 全生产监督管理职责的部门对其管辖行政区域和职 权范围内的安全生产工作进行监督管理。监督管理 既是法定职权，又是法定义务。 如果由于有关地方人 民政府和负有安全生产监 督管理职责的部门的领导人、负责人和工作人员违 反法律规定而导致重特大事故，执法机关将依法追 究因其失职、渎职和其他负有领导责任的行为所应 承担的法律责任。 在接地工程中，要充分考虑变电站周边的地理 条件，找出有利于降阻的现场条件，在确保不产生 高 电位外引的情况下 ，充分利用变 电站周边的地理 条件，以达到有效降阻目的，力求在技术上、经济 上均达到较好的