15接地专题.doc

福建省电力有限公司输电线路设计竞赛依托工程(110kV东宅变电站进线工程设计)招标编号：XMZBKS1109915 接地专题报告2011年8月20日目 录1 前言15-11.1 本工程地形地貌情况15-11.2 气象情况简介15-12 土壤电阻率的判定15-13 杆塔接地电阻要求15-34 杆塔接地处理措施15-44.1 接地引下线采用扁钢15-44.2 不同土壤电阻率接地装置型式设计15-54.2.1 低土壤电阻率地区接地装置设计15-54.2.2 全寿命周期分析高土壤电阻率接地模块设计15-85 接地型式设计特殊考虑15-166 结论15-17参考文献15-18接地专题报告1 前言送电线路的杆塔接地装置主要是为了导泄雷电流入地，以保持线路有一定的耐雷水平。输电线路杆塔接地装置通过杆塔或引下线与避雷线相连,其主要作用是将击于输电线路的雷电流引入大地,以减小雷击引起的停电和人身事故。降低杆塔接地装置的接地电阻是提高线路耐雷水平的一项十分重要的措施。本报告将针对本工程实际情况，对本工程所采取的接地型式进行专题论述。2 本工程地形地貌情况本工程途经地段海拔高度介于为230m左右，山坡坡度多为30-50度左右。全线林地约占84%，植被发育良好，树种多为松树和杉树，夹少量杂树及灌木。结合福建省地质工程勘察院地质报告情况，经我院现场勘察，本工程线路路径接地槽地质为粉质粘土占85%，砂质粉质粘土占10%，风化岩土占5%，全线地下水位大于5米，可不考虑对接地钢筋的影响。3 气象情况简介根据厦门市气象局气象资料收集情况，本工程线路地处多雷区，年平均雷暴日达到50日。据调查，大田县电力公司2008年度电网跳闸事故数据分析，电网因暴雨而遭受雷击事故占35.1%，因此本工程接地设计，对本工程线路的安全运行有着重要的作用。2 土壤电阻率的判定 根据本设计方案路径走向情况，本工程采用摇表仪（ZC29B-2）对全线路土壤电阻率进行分段测量，共9个测点，分布图见：图1。经现场测量数据，根据公式=2aR，考虑土壤季节系数，计算得出测点土壤电阻率，九个测点土壤电阻值见表1。图1 土壤电阻率测点分布图表1 土壤电阻率表测点序号测点地质电阻率（m）1粉质粘土2.321022粉质粘土3.41023砂质粘土5.51024砂质粘土4.61025砂质粘土5.21026粉质粘土3.51027砂质粘土4.61028砂质粘土3.21029粉质粘土2.5102结合地质报告情况，根据经验判断，以上测量土壤电阻率数值相对较小，主要是因测量前一天为雷雨天气，季节因素对土壤电阻率影响较大。9个测量点位置均不在正塔位，经测得数据分析判断，本工程线路杆塔位绝大多数土壤电阻率约在2.51027.0102m之间。结合地质分析报告以及对沿线村庄的访问调查，本工程少部分地段地表分布有岩石，主要集中在测点和测点山上，据相关资料判断该段土壤电阻率达到了1510220102m之间。3 杆塔接地电阻要求全线铁塔逐基接地，基于铁塔基础根开较大，为使各塔腿有较均匀的接地电阻，接地装置的接地电阻结合现有规程的接地电阻标准的要求进行设计，每基铁塔不连地线的工频接地电阻，在雷季干燥时不超过下表所列数值。土壤电阻率与接地电阻关系表土壤电阻率(m)2000接地电阻()1015202530根据以上要求及本工程防雷性能情况，要求变电站进出线2km内接地阻值不大于10（#1电缆终端塔不大于5），其余地段接地电阻也按不大于10设计。4 杆塔接地处理措施4.1 接地引下线采用12镀锌圆钢接地引下线就是杆塔与接地体的连接线。本工程设计方案同可研方案一样，均采用12镀锌圆钢，每基杆塔配置4条接地引下线，每条引下线长度为2.5m。4.2 不同土壤电阻率接地装置型式设计本工程路径主要经过山地地形，土壤阻率值大部分100m，因此本设计方案接地设计考虑自然接地体和人工接地装置相结合方式。根据本工程防雷性能情况，要求变电站进出线2km内接地阻值不大于10（#1电缆终端塔不大于5），其余地段接地电阻也按不大于10设计。4.2.1 低土壤电阻率地区接地装置设计本工程可研方案接地体主要采用方环带射线水平浅埋形式为主，接地体埋深为0.6m。耕地埋深0.8米。接地材料采用10圆钢，接地引下线采用12圆钢并热镀锌防腐。根据土壤电阻率的测量、地质报告分析以及防雷性能情况，本设计方案接地装置主要采用两种接地形式，分别是：1） 深埋复合接地装置，采用8条浅埋射线，每条射线长度15米，垂直接地体采用2.5米角钢，本工程除高土壤电阻率地区、耕地外，均采用此种接地装置，形式见“图2”。图2 深埋复合接地装置图2） 环形均压接地体，形式见“图3”，主要用于耕地地区。水平接地体接地材料均采用镀锌10圆钢，垂直接地体采用镀锌角钢5052500mm。图3 圆形均压接地装置图以上两种接地装置主要用于本设计方案线路土壤电阻率在2.51027.0102m地区，杆塔接地装置具体配置还需根据实际塔位地形、地貌及土壤电阻率选用，但主要原则是:深埋复合接地装置主要用于杆塔位置附近50米范围内，人烟稀少、地形宽广、土壤电阻率1000m或地表以下存在双层土壤电阻率地质（要求下层土壤电阻率2低于上层土壤电阻率1）的地区，且为非岩石地区；环形均压接地体主要用于居民区或耕地地区。表3 各接地装置材料和土方量比较表项目深埋复合接地装置圆形均压接地体八射线接地体（830）设计值101010接地体材料(镀锌)10圆钢和角钢50510圆钢10圆钢钢材用量（kg）141.94210181.2土方量（m3）36.586.565.3从表3可看出，深埋复合接地装置钢材用量是最小的，原因在于其主要采用了水平与垂直接地体的复合接地装置，其接地电阻较容易降到设计要求值，因此钢材用量可节省；土方开挖量上也是最小的，原因在于其角钢是深埋于基础坑底部，接地体埋设利用了基础基坑土方开挖，因此大大降低了土方的开挖量，因此从经济、技术、环保上本设计方案主要采用深埋复合接地装置。表4 可研与本设计方案接地装置对比项目优点缺点备注可研方案1.施工工艺简单。1. 材量耗量较大，土方量开挖较大。2. 接地体没有镀锌，易遭受腐蚀3. 土方开挖量大，破坏环境严重。4. 全射线型，施工周期长、费用高。本设计方案1. 接地体采用镀锌防腐，延长其使用寿命。2. 结合土壤电阻率，合理选配接地装置，减少钢材用量。3. 深埋接地装置，减少土方量开挖，减小环境破坏，保持水土。4. 缩短施工周期，减少工程投资1. 施工工艺复杂。2. 环形接地装置土方开挖量大。规程要求居民区或耕作地区接地体需敷设成环形，且埋深按1.0米设计，所以造成其土方量开挖大。5 接地型式设计特殊考虑根据本工程实际情况，以下几种情况进行接地设计时应特殊考虑：1）本工程沿线84以上为林地，林区接地方案设计应从防雷击起火的角度进行策划。雷电流通过接地装置（包括人工和自然按地体）并伴随火花放电导入地中，针叶林含有树脂的根系表层丰富的腐植质、枯枝、落叶都是易燃物质，电火花（尤其是高土壤电阻率塔位）则成为火种，从而具备了引燃条件，每年初始雷电活动时，地表及可燃物比较干燥，引燃可能性更大一些。因此我院推荐的林区线路接地装置设计方案以适应森林防火的需要为出发点： 接地装置型式以“小”型化为主，尽量减少射线长度，减少与树根尤其是针叶树种的根系接触的机会，土壤电阻率较低的塔基，尽量不超过塔基清障范围，该措施除防火的作用外，还可带来水土保持措施的简化，因此，本文主要采用深埋复合接地装置。 接地体埋设深度不宜过浅，尤其不能埋设在（高土壤电阻率处）腐植层内，如附近有不含有机物的土壤，可换一些土包裹在接地体周围，为减少接地体周围土壤中的氧气含量，埋设深度不宜小于0.6m（岩石地区0.3 m），且要求回填时严密夯实。回填土中不允许掺杂枯枝败叶。 接地体敷设时，应绕开树根（尤其是松树），如有个别树根位于接地槽内，应予以切除。2）对于高土壤电阻率地区，采用接地模块降低接地电阻。如在杆塔放射形接地带每根长度1.5倍的范围内有土壤电阻率较低的地带，采用外引接地装置。3）建议在具体实施过程中，全高超过40米的高塔，接地电阻降至普通设计值的50及以下。6 结论本设计方案与可研方案对比具有以下优越性：接地引下采用404镀锌扁钢，有利于雷电流的导泄；接地体采用镀锌钢材，不易被腐蚀，延长使用寿命；结合基础基坑开挖，采用深埋垂直接地体，减少土方开挖，防止森林火灾，保护生态环境；高土壤电阻率地区采用接地模块敷设，经济合理，保护环境。综合以上分析，接地引下线均采用404镀锌扁铁，浅埋水平接地体采用10镀锌圆钢，深埋垂直接地体采用镀锌角钢5052500mm。本设计方案低土壤电阻率地区主要采用深埋复合接地装置，少部分耕地地区采用圆形均压接地装置，高土壤电阻率地区采用