台江变电站接地网改造方案.doc

110千伏台江变电站接地网整改方案批 准: 审 查:校 核: 编 写: 贵州泰铭电力实业有限公司2011年10月110千伏台江变电站接地网整改方案概况：110千伏台江变电站位于台江县城西部，距离台江县城1公里。一期工程于1986年5月开工，1987年12月竣工投运；二期工程于2002年11月进行改造,2003年5月改造完毕投入运行。现主变容量为131500千伏安和131500千伏安有载调压变压器，有容量为150千伏安和180千伏安站用变。 110千伏台江变电站接线方式，110千伏采用单母接线方式，110kV线路有3回出线，其中台剑寨T线为直馈线，台台线、台镇线为电源线；35千伏采用单母分段接线方式，35千伏目前有5回出线，分别为：城联线、台革线、台盘线、台南线、台城线；10千伏采用单母分段接线方式目前有7回出线，分别为：台联线、台高线、城2路、城4路、城1路、台展线、城3路、台冬线、台略线。我公司受凯里供电局委托，对110千伏台江变电站接地网整改进行设计，期间对110千伏台江变电站进行了勘察，并查阅了相关技术资料，由于该站建设时间超过二十年，无隐蔽施工原始资料，经过勘察，该站可供敷设地网面积约为4800，该站基土在表层面下（表层为水泥地），土质相对较好，厚度均为3m，但在土层以下有沙砾和石块，土壤电阻率较高，地下水位较浅（距表土6m以下就有地下水，土壤电阻率较低）,在低土壤电阻率处制作接地网，对降低全站接地电阻可以起作事半功倍的作用，同时也可以节约成本，但水对接地材料的腐蚀又影响到接地网的使用年限，所以选择什么样的接地材料，设计什么样的接地网尤其重要，为使接地网设计尽可能优化，考虑到施工不破坏该站正常的生产运行，不破坏原有接地设备和整体环境，拟定在该站的地网改造中，根据设备安装位置不同，采用不等间距敷设水平接地网格，以满足跨步电压及接触电压的安全需要（水平接地材料选择防腐性能比较好的热镀锌扁钢），同时由于接地面积限制，采用安装垂直接地装置（由于地下水位较浅，考虑在水平接地网格外沿制作多口接地深井，接地深井打入地下水位以下，能更好的降低全站接地电阻），以满足整改后接地电阻不大于0.5的要求（垂直接地深井材料选择防腐性能比较好的热镀锌圆钢，深井制作时，考虑到垂直接地体间的屏蔽作用，建议部份深井打成斜井）。1工程基本情况及接地要求： 110千伏台江变电站可供敷设地网面积约为4800，要求接地电阻不大于0.5。地网性能稳定，抗腐蚀能力强，使用年限长。2设计依据 2.1 DL/T 621 交流电气装置的接地2.2 DL/T 620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合2.3 GB50057-94 建筑物防雷设计规范2.4 GB50169 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范2.5 GBJ79-85 工业企业通信接地设计规范2.6 DL/475-92 接地装置工频特性参数的测量导则2.7 防止电力生产重大事故的二十五项安全要求国电2000-9-283.设计方案说明3.1、接地网的主要作用及基本要求接地网的作用较多，在大多数情况下主要有雷电流的泄流、故障电流的泄流、工作接地三种。3.1.1雷电流泄流雷电流的能量频谱显著高于工频电流，泄流瞬间的电位差主要决定于电流变化率产生的感抗。防雷装置地上高度hx处的电位：UURULIRi+L0.hx.di/dt式中： UR雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降（kV）； UL雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电压降（kV）； Ri-接地装置的冲击接地电阻（）； di/dt-雷电流陡度（kA/s）;雷电流幅值（kA）； L0引下线的单位长度电感（Hm）;雷电流时间尺度为微秒级，相对而言电阻电压降很小。据计算8/20s、1.5/40s、10/700s波型的90%峰值电流积累值分别出现在24KHz、87 KHz、和11 KHz附近。其频率为工频电流的1000倍左右。感抗变得十分重要。过长的地线对雷电流的泄放作用很小，因而主要用于雷电流泄流的地网其长度应满足防雷接地体的有效长度Le2 的要求。3.1.2故障电流的泄流由于故障电流主要为低频段的工频电流。时间尺度为秒级，在上式中电感阻抗极小，而电阻阻抗成为主要考虑因素，地网设计中对故障电流的强度的分析计算，以及对接触电压和跨步的分析成为地网设计中的关键。DL/T 621交流电气装置的接地、DL/T 620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规范中有比较明确的技术规定，相对而言对地网的规模和长度限制较小，但对地网的接地电阻值经常有比较苛刻的要求。3.1.3工作接地作为设备工作的零电位参考点（使电气装置或设备的非载流金属部分保持在零电位）；为维持设备的零电位，其基本要求是把所有接地系统连结起来，这就是共用接地的概念。排放设备漏电流或静电电流，减小电嗓声 （电嗓声会产生干扰，引起精密电子设备的数据出错）。综上所述，在设计地网时首先应确认其主要目的，并满足其基本要求。在实际中经常是同时有几个目的，应分析情况确定地网设计的基本原则和设计要点。3.2接地和接地电阻3.2.1接地的意义：接地是把导体（线路和设备）使用导线接到大地，并和埋在大地的接地极和地网连结。接地的主要目的是以大地作为电气设备的零电位，安全泄放雷电流或其它故障电流，避免地电位升高太大，通过均压和等电位联结以保障设备和人员安全。对于现代化的通信、微电子设备而言，除设备和人员安全外，对保障系统和设备的稳定性十分重要。3.2.2接地电阻：对于接地系统最重要的要求是接地电阻。它由三部份组成：接地导体包括连接导体及连接器的电阻；接地导体表面与其相连接土壤间的接触电阻；接地导体周围土壤的散流电阻。上述三部分中以土壤的散流电阻对接地的影响最重要，影响因素最复杂。土质、土壤含水量、接地体的形状、尺寸、长度、数量都对其有复杂的影响，接地系统的设计是地网设计的关键。其决定了能否以最低的造价获得最小的接地电阻值。3.3设计原则及思路：该变电站所处地区土壤电阻率较大，由于地网面积小，依靠传统的接地方式难以达到接地电阻设计要求的接地电阻小于0.5，有一定的难度。水平接地极的降阻能力是有限的，经初略估算，不能达到设计要求，所以垂直接地极就应采用降阻效果好，性能稳定的接地材料。由上述分析，建议做成水平加垂直的复合型地网，通过水平接地极和垂直接地极的综合降阻功效，达到降阻目的。 站内地网与建筑自然接地体相连接，但设计时不计算建筑的接地电阻，将其作为余量计。 原地网接地电阻1.9-3.2，由于该站面积有限，所以选用3米ALG防腐离子接地极作为垂直接地极。站内垂直接地极敷设于重要设备周围实现短路电流就近接地，并分布于水平接地极外缘成等距分布，间距不小于垂直接地极长度的2倍。 采用深井接地，在变电站电容器组角上和主控室角上安装2套30米深井，一方面改变接地装置的电容来降阻，另一方面通过做小单个垂直接地极来降阻。深井中回填导电混凝土。 在水平接地网外沿制作多口接地深井，以实现降低全站接地电阻。4、理论计算：1 已知条件：1.1 接地电阻要求Ri0.5，R0=2.8;1.2 水平接地极采用505热镀锌扁钢；1.3 垂直接地极采用3米ALG防腐离子接地极；30米深井加导电混凝土；1.4 可建地网面积4800m2；1.5 土壤电阻率（1-3m为600m；3-6m为1200m；6m以下因地下富含地下水约为150m；岩石层约为1600m）2 理论推算：2.1、水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻值： Rn：任意边缘闭合接地网的接地电阻，Re：等值（即等面积、等水平接地极总长度）接地网的接地电阻，S:接地网的总面积，4800d: 水平接地极的直径或等效直径：0.0178 m h：水平接地极的埋设深度：0.8mL0：接地网的外缘边线总长度：360mL：水平接地极的总长度：3200 m:土壤电阻率： 600.m2.2、单套30米深井加导电混凝土的接地电阻为：:土壤电阻率，含水层约为150.m，岩石层约为2000m，考虑到深井使用导电混凝土降阻，土壤电阻率可取300mR1：深井接地极的接地电阻；l： 深井地极的长度，30m；D：深井地极的等效直径，0.15m；K：降阻功效系数，20；2套30米深井系统能达到的接地电阻为：5.88/2/0.9=3.27。 2.3、单根3米ALG防腐离子接地极的接地电阻： 其中：Rv：为单根3米ALG防腐离子接地极的接地电阻； ：土壤电阻率1200m； l：电极长度，3m； d：ALG防腐离子接地极等效直径，0.2m K：ALG土壤调节系数，20%； 2.4、站内水平接地极上共可敷设20套3米ALG防腐离子接地极，该20套3米ALG防腐离子接地极组成的站内垂直接地系统的接地电阻为： 其中：R2 ： 20套ALG防腐离子接地极并联的接地电阻，； n ：ALG防腐离子接地极的数量，20套； ：由于受电流屏蔽效应引起的垂直接地极并联的利用系数，0.8（受垂直接地极数目和间距影响） 2.5 站内并联后的接地电阻为： 其中：R3：为整个站内地网的接地电阻，； R1：为站内地网的接地电阻，3.39； R2：为站内离子接地极垂直接地系统的接地电阻，3.02； R井：30米深井的接地电阻，3.27； 1.180.5，主地网并联后仍未达到接地电阻设计要求。由于建筑面积限制，所以需增加深井接地装置，2.6、 要达到0.5接地电阻设计要求，需在水平接地极上增加深井接地极的接地电阻为： 其中：R4：为需在水平接地极上增加的深井接地极的接地电阻， Ri：接地电阻要求值，0.5； R3：站内的接地电阻，1.18； 2.7、垂直系统要达到0.86，需制作深井接地极的数目为： 其中：Rv ： 单根深井接地极的接地电阻5.88； R5: 深井接地系统要达到的接地电阻，0.86； N ：深井接地的数量，套； ：由于受电流屏蔽效应引起的垂直接地极并联的利用系数，0.9（受垂直接地极数目和间距影响）套验算：8套深井接地极的接地电阻为：2.8、并联后整个接地系统共可达到接地电阻： R：整个接地系统的接地电阻，； R1：水平接地系统的接地电阻，3.39；R2：垂直ALG防腐离子接地极的接地电阻，3.02；R3：站内2套深井接地极的接地电阻，3.27；R6：8套深井接地极的接地电阻，0.82；0. 4710，故需增加垂直接地体，采用3mALG防腐离子接地体，由4.2.3得出单根3mALG防腐离子接地体的电阻为26.93： 为使接地电阻小于10，需要的垂直接地系统的接地电阻为： ：接地要求电阻值：10: 水平接地系统的接地电阻：55.96:垂直接地系统的接地电阻： 需增设的垂直接地体数量为： n：ALG防腐离子接地体的数量: 套RV：单根ALG防腐离子接地体的接地电阻：26.93:垂直接地系统的接地电阻：12.2：多根垂直接地体利用系数：0.8 5、接触电压和跨步电压的计算（略） 说明：在110kV及以上有效接地系统和635kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发电、变电接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值 (1) (2)6、施工细则6.1、水平接地槽宽0.5m，深0.8m（遇有岩石不能开挖时可视具体情况将接地带平置于岩石上，覆盖0.2m厚的导电混凝土），先回填一层低电阻率土壤后把水平接地极平铺在低电阻率土壤上再回填低电阻率土壤至地表高度，主地网必须埋设在低电阻率土壤中,回填土壤必须进行筛选、夯实，以保证接地极与低电阻率土壤紧密接触。6.2、垂直接地极主要布置在水平网格外沿，垂直接地极间距不得低于6米，顶端电极与水平接地极采用放热熔接，焊接处采用防水防腐漆做防腐处理。6.3、钢材接地体全部采用热镀锌双面防腐，水平接地极与水平接地极的连接处采用双面电焊，焊接长度不低于扁钢宽度的两倍，焊接处采用防水防腐漆做防腐处理。7、材料表序号名 称型 号单位数量备注1ALG防腐离子接地极FF-10B套2650mm；L=3m2热镀锌圆钢50mm50000米3003热镀锌扁钢505米32004放热焊