桂林110kV鲁山变电所接地电阻计算及接地方案介绍

交流与探讨 主持人 党 毅 GU ANGXIDI ANYE 詹 审 景 桂林 1 1 0 k V鲁山变电所接地电阻计算及接地方案介绍 蘑玲 洁 桂林供电局 广西桂林市5 4 1 0 0 2 摘要 本文对桂林 1 1 0 k V鲁山变电所接地网的降阻措施进行 了分析 并提 出了有效的接地方案 关键词 接 地电阻 接地方案 1 引言 变电所接地网是由许多埋入地下相互连接成网格的接地 体组成的接地系统 兼有泄流与均压作用 并能有效的控制地 面的电位梯度 从而有效的保障人身及设备安全 在设计中 变电所接地网往往辅以许多接地极 或者进一步与辅助接地 体连接 以降低接地电阻 本文按接地规程要求对桂林 1 1 0 k V 鲁山变电所的接地电阻值进行计算 验算接触电位差与跨步 电位差 对降低接地电阻的措施进行探讨 从而选择工程量小 与投资省的有效的接地方案 2 基本情况介绍 桂林 1 1 0 k V鲁山变电所主变容量为 2 x 5 0 M V A 占地面积 为 3 0 0 0 m 长 宽 5 0 mx 6 0 m 夏季测试的土壤电阻率 P 2 4 0Q m 3 接地电阻值 的计算 3 1 计算用入地短路电流 I 的计算 本站建设成为 1 1 0 k V变电所后 系统中性点接地为直接 接地系统 根据 D L t r 6 2 1 1 9 9 7 交流电气装置的接地 规程 的要求 接地电阻一般情况下应符合下式 R 2 0 0 0 I 其中 R 考虑季节变化的最大接地电阻 Q I 计算用的流经接地装置的入地短路电流 A 厂或所内和厂或所外发生接地短路时 流经接地装置的 电流可分别按下式计算 I I m I n 1 一 1 I I n f 1 K 2 式中 I 入地短路电流 A La x 接地短路时的最大接地短路电流 A I 发生最大接地短路电流时 流经发电厂 变电所接 地中性点的最大接地短路电流 A K 1 K e 2 分别为厂或所内和厂或所外短路时 避雷线 的工频分流系数 3 2 单相接地短路 D 3 2 1 鲁山变接入系统示意图见图 1 2 2 0 k V 侯寨变电所 2 X 1 8 0 M V A 塘变 电所 1 1 0 k V 侯寨变电所 2 X 5 0 MV A 图 1 鲁 山变接入 系统示意图 3 2 2 鲁山变接入系统阻抗网络图 鲁山变接入系统正序 负序 阻抗图详见图 2 零序阻抗 图详见图 3 3 2 3 短路电流计算 a 复合序网 正 负 零序电流分量相等 l 一 I 一 一 X X X 2 X X 2 x 0 0 5 1 2 0 0 4 7 短路点的正序 负序 零序电流为 1 0 1 4 9 2 0 0 6 6 总 第 7 5 期 团 维普资讯 彦 弩 景 厂 I l I I I I l L 主持人 党 毅 交流与探讨 GUANGXI DI ANYE 图 2 正序 负序 阻抗 图 I I lo 当 0 5 0 2 0 1 4 9 3 3 6 9 k A 接地短路时的最大接地短路电流I 3 I o 1 0 1 0 7 k A 流经变压器中性点最大短路电流 由于变压器支路没有正序 负序电流 只有零序电流流过 所以由分流公式得 I n to 3 3 6 9 x 0 0 4 7 0 3 4 1 0 4 6 6 k A b 计算人地短路电流 1 接地网内短路时 避雷线的工频分流系数 l e K I 0 5 2 接地网内短路时 避雷线的工频分流系数 K I 0 1 3 计算人地短路电流 I I m h 1 K e 1 1 0 1 0 7 0 4 6 6 1 0 5 4 8 2 1 k A I I 1 K 2 0 4 6 6 x 1 0 1 o 4 1 9 A 计算用人地短路电流取两式中较大的 I 值 即为 4 8 2 1 k A 故接地装置接地电阻一般情况下要求值 本工程设计初 步估算值 R 2 O 0 0 I 2 0 o O f 4 8 2 1 0 4 1 n 按规范要求 当接地装置的接地电阻不符合此计算要求 时 可通过技术经济比较增大接地电阻 但不得大于 5 1 且应 图 2 0 0 6 6 总 第 7 5 期 k v 鲁山变l l 5 k V 图 3 零 序 阻抗 图 采取有效的防止转移电位引起的危害和电位反击措施 并应 验算接触电位差和跨步电位差 4 接地 方案 根据变电所实际情况和工程实际经验 要求接地装置接 地电阻值达到 0 4 1 O 实施较为困难 因此 考虑在满足各方 面安全要求的情况下 采用较高的接地电阻值 故设计初步考 虑方案为 全站主接地方案采用复合地网 接地装置由以水平接地体为主 且边缘闭合的复合接地体 组成 全站敷设主接地网后 接地电阻计算如下 R 0 Re 1 9 5n 其中 O r 3 h L o S 0 5 0 2 l S 0 5 L o R e 0 2 1 3 P I B S 0 5 P h S 9 h d 5 B 2 1 T L B 1 f 1 4 6 h x S 0 5 1 式中 土壤电阻率 P f 1 m 2 4 0 接地体材料 扁钢 4 0 x 6 导体等效直径 d m o 0 2 水平接地体总长 L m 1 3 0 6 5 6 6 3 7 1 水平接地体埋深 h m 0 8 接地网面积 S m z 2 9 9 6 5 6 6 3 7 1 外边缘总长 L o m 2 1 5 3 1 3 7 0 8 维普资讯 交流与探讨 主 持人 党 毅 5 接地方案的评 估 对接地装置的接地电阻作初步的安全技术评估 为进一 步采取其它处理措施提供依据 5 1 接地电位 差 跨步电位 差的计算 5 1 1 发生接地故障时 接地装置的电位 接触电位差和 跨步电位差的计算 5 1 1 1 接地装置的电位可按下式计算 Ug I R 式中 U 地装置的电位 V I 计算用人地短路电流 A R 接地装置 包括人工接地网及与其连接的所有 其他自然接地极 的接地电阻 n 此时 U g I R 4 8 2 1 x 1 9 5 9 4 0 1 V 5 1 1 2 均压带等间距布置时接地网地表面的最大接触 电位差 跨步电位差的计算 接地网地表面的最大接触电位差 即网孔中心对接地 网接地极的最大电位差 可按下式计算 U t m K t m U g g 4 式中 U t 一最大接触电位差 V K t m a r 一最大接触电位差系数 当接地极的埋设深度 h 0 6 0 8 m时 K t 一 可按下式计算 K t m a x K d K L K K s s 5 式中 K a K L K n 和 K 一系数 对 3 0 x 3 0 m 2 s U l 经校核不满足要求 d 故跨步电位差 u s 允许值为 U s 仑 一 1 7 4 0 1 7 x 2 4 0 3 2 3 V x t V Ll 2 得知 u s u s 经校核满足要求 6处理措施 经过以上计算 可知接地装置接地电阻为 1 9 5 1 时 跨步 电位差与接触电位差均不满足要求 因此考虑采取以下措施 2 0 0 6 6 总 第 7 5 期 固 维普资讯 詹 审 景 主 持 人 党 毅 交流与探讨 GUANG DI ANYE 6 1地面处理 敷设绝缘地面以提高地表电阻率 当户外全站采用碎石 地面 1 5 e ra 操作地面以沥青 5 c m做底 加碎石 1 5 c m 混凝土 地面 1 0 e ra 6 1 1 处理后预计操作地表电阻率达到 5 O 0 o n m 允许 接触电位差 U k 9 6 8 V 其小于电网运行时的最大接触电位差 U t m a x 1 6 0 9 V 故 不满足安全要求 6 1 2 处理后 其它非操作地 面预计地 表电阻率达 到 2 5 0 0 12 m 允许跨步电位差达到 1 8 1 8 V 大于电网运行时的最 大跨步电位差 u s 6 8 3 V 可以满足安全要求 根据 U m U t 且 p K t m a x U g K tm 腻 I R 0 1 7 1 2 x 4 8 2 1 R 9 6 8 V可以得出 R应小于 I 1 7 3 12 根据广西电网公司要求 该 变电所接地电阻不宜大于 1 0 12 因此须采取降阻措施把接地 电阻降至 1 0 1 2以下 6 2降低接地电阻 6 2 1 方案一 6 2 1 1 保留地面处理方式 6 2 1 2 在接地装置内添加降阻剂 则 R 0 5 p X S x K 1 8 2 6 12 K 降阻系数 取 1 2 6 2 1 3 采用 S T A R T电解离子接地极 S T A R T垂直接地极长为 3 m 直径为 5 4 ram 安装在直径为 1 5 5 m m的垂直孔内 接地极顶部离地面高度不小于 0 5 m 孔 内填满专用回填料 电解离子接地极数量设计 根据产品应用经验公式 n 0 0 3 0 5 x p f R z O 4 其中 n 接地极数量 p 土壤电阻率 取值为约 2 4 0 12 m R z 电解地极综合电阻 总地网地阻要求不大于 1 0 12 现 已有一个 1 8 2 6 12 的地网 R I 8 2 6 1 0 12 可以求出R z 2 2 1 n 代入已知条件后求得 n 5 支 验算接触电位差 U t ma x K t ma x U g 0 1 7 1 2 x 4 8 2 1 1 8 2 5 V 9 6 8 V 满足要求 因此 该方案采取以上措施后 其接地电阻可以达到 1 0 12 方案一平面布置如图 4 6 2 2 方案二 6 2 2 1 保留地面处理方式 6 2 2 2 地网往东北测扩 7 m 往西北测扩 3 0 m 即面积为 6 7 mx 8 0 m时 全站加降阻剂后 R s 0 5 p S x K 0 5 x 2 4 0 x 5 3 6 0 x 1 2 l 3 7 n 团 2 0 0 6 6 总 第 7 5 期 J K 降阻系数 取 1 2 6 2 2 3 在地网边缘接深坑地极 并加降阻剂 采用深井 L i 1 0 m 则 R e p 2 1 T L j l n 4 L D K z 2 4 0 2 1 T 1 0 l l n 4 1 0 0 1 x 8 1 4 9 5 12 D 深井接地极直径 m 0 1 m K z 深井降阻系数 取 8 0 考虑 1 3 个井 则 R c 1 4 9 5 1 3 1 1 5 n 考虑利用系数 0 6 5 则 R c 1 1 5 0 6 5 1 7 7 12 R Rc Rs 1 7 7 3 7 0 7 7n 考虑屏蔽系数 0 8 R q 7 7 0 8 0 9 6 12 验算接触电位差 u K h 一 u g 0 1 7 1 2 x 4 8 2 1 x 0 9 6 7 9 2 V 9 6 8 V 满足要求 该方案采取以上措施后 其接地 电阻预计 可以达 到 0 9 6 12 可以满足安全要求 方案二平面布置如图 5 图 4 方案一 7 6O 图 5方案二 下转第 7 7页 维普资讯 交流与探讨 主持人 党 毅 构 可将两只直流接触器联锁 使一只动作的情况下 另一 只无法动作 保证了动作的正确性 根据图 2的设计原理 对二次线回路进行了改接 改造完成后 遥控开关均能正常 实现 验证了新设计回路的正确性 同时又进行了相应的试 验 人为多次模拟开关辅助接点切换不正常等故障情况 K M1 K M2接触器在动作返 回时均能有效切断分合闸回路 也没有造成子站及分合闸线圈的损坏 4 其他 问题的解决 在 回路改造之前 开关位置的信 号采集是通过判别 D MU X K 4子站的遥控端子 X K 1 2或 XK 一 1 3间有无电 压取得 因此当就地控制时 此时 Q K的 接点断 开 必须给子站提供一个开关位置的参考电压 实现方法 是在正电源端和远方公共端之间加一只 1 0 k l l 2 W 的电阻 见图 1中的R y 跨接在端子排 1 5 之间 回路改造之后 开关位置的信号采集不能再通过该种方 式实现 开关位置的采集改为采用 HWJ继电器的常开接点 接入该子站的远动遥信开入 X K 8 图2的远动遥信即为新 增开入 原跨接在端子排 1 5之间的 R y即可拆除 5结 语 在回路改造完成后 我们对萧山供电局 1 1 0 k V靖江变的 两台电容器开关进行了跟踪调查 至今没有再发生一次子站损 GUANG XIDI AN YE 店 审 景 坏事故 表明了回路改进方案的正确可行性 下一步 我们将 对萧山局其他 1 1 0 k V常规变电站的电容器遥控回路进行相应 的改造 虽然改造是比较成功的 但在出现故障的分析和解决过 程中 还是发现一些令人深思的问题 在此提出来讨论一 下 首先 产生该类故障的起因是由于开关机构的不可靠造 成的 对于 C D 1 0型操作机构 在早期建设的变电站较为常 见 特别是在 G G 1 A型开关柜中 该类机构的不足之处也 是显而易见 特别是辅助机构的联动不正确也经常发生 这 就要求我们在平时的定期调试中应该更加注意这些问题 在 检修中加强检查机构的薄弱环节 同时我们也欣喜的看到 由于产品的更新换代越来越快 新建变电站的开关柜及操作 机构产品也越来越先进 可靠 而且该局也正在进行用弹操 机构替换 C D 一 1 0型机构的技改工作 相信在不久的将来 该 类问题将得到很好的解决 而且设备运行也将更可靠 其次 我们也看到在 D MU 2 0 0 0系统设计定型时 即使 不可能顾及到对所有产品的完全配套 也应该在选型时采用 更加通用型的产品 比如用于 D MU X K 4子站的遥控继电器 的选型 如能多考虑 C D 1 0型操