变电站二次接地网论文

2024-07-10

变电站二次接地网论文（精选10篇）

变电站二次接地网论文篇1

根据广东省电力系统继电保护反事故措施规定, 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内, 按柜屏布置的方向敷设首末端连接的专用铜排, 形成保护室内的二次接地网。保护室内的二次接地网经截面不小于100mm2的铜缆在控制室电缆夹层处一点与变电站主地网引下线可靠连接。

目前, 我厂继保班室下的电缆架内未敷设接地专用铜排, 未构成室内二次接地网, 没有用截面积不小于100mm2的铜缆连接室内二次接地网与室外二次接地网, 室外电缆沟也未敷设引至主接地网二次接地铜排, 不满足中调反事故措施要求及电厂安全性评价要求, 故而此次完善我厂二次接地网。

1 改造后的保护二次接地网应满足及敷设原则

1) 应在升压站二次电缆的沟道, 就地端子箱, 使用截面积不小于100mm2的裸铜排敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。对于室内的等电位接地网而言, 它与主接地网之间的连接只能存在一个连接点, 只有这样设置才能保证不会将主接地网中存在的电位差带入到二次设备中;在选择连接点的过程中, 应该尽量选择电缆竖井处。为了保证可靠的连接, 在选择连接线的过程中, 应该使用四根及以上的铜缆, 并且其截面积应该在50mm2以上, 将它们排在一起共同构成共点接地。

2) 在保护室屏柜下层的电缆室内, 按屏柜布置的方向敷设截面积不小于100mm2的专用铜排, 将该专用铜排首尾端连接 (成“目”字结构) , 形成保护室内的等电位接地网。对于分散布置的保护就地站、通信室以及集控室而言, 应该使用截面积满足要求的铜缆进行连接。就室外的等电位接地网来说, 在敷设铜排时, 需要沿着二次电缆沟道进行, 并且采用的铜排截面积应该在100mm2以上。在开关站的就地端子箱内, 也应该设置相应的裸铜排, 其截面积在100mm2以上。同时, 电缆沟道中的等电位接地网也应该采用铜排进行连接。对于室外的接地铜排而言, 其敷设的主要作用是降低二次电缆屏蔽层两端的电压, 防止二次设备出现误动的现象[1]。

2 室内二次接地网敷设施工方案

在保护室下层的电缆室, 我们使用130mm2的专用铜排按屏柜布置的方向敷设, 将该专用铜排首尾两端用Φ8mm螺栓可靠压接。我们用120mm2的裸铜缆连接屏柜下端接地铜排与保护室下层的电缆室已首尾相接的专用接地铜排。用120mm2的裸铜缆连接保护室下专用铜排与升压站电缆沟内的接地铜排。应该采用铜排首尾相连的方式进行保护室、控制室等连接, 形成等电网接地环网。对于通信室和计算机室来说, 其等电位接地网应该各自构成环网, 再采用铜缆将这些环网接入到保护室和控制室等的等电位接地环网中[2]。

3 室外二次接地网敷设施工方案

1) 我们用截面积130mm2的铜排沿二次电缆的沟道进行敷设, 构建室外的等电位接地网。

2) 应注意将接地铜排就近与主地网相连, 否则, 因端子箱与主地网是连通的, 当端子箱附近一次系统发生接地故障时, 将会在端子箱与接地铜排之间形成高电压, 可能会损坏设备或二次电缆。

每根铜排在主电缆沟内在控制室及保护室与主接地网连接外, 还应在二次电缆沟远端处我们采用截面130mm2的铜排与主地网连接。室外等电位接地网接入主接地网的接地点与大电流入地点距接地导体的地内距离不宜小于15m。

3) 升压站开关端子箱。现在厂家生产的端子箱都是将箱门、箱体用黄绿两色4mm2的铜线连接, 再与箱内接地铜排 (截面积不少于100mm2) 相接。箱内接地铜排主要方便电缆屏蔽层、电流、电压互感器二次回路接地线及端子箱内其它接地线等与之相接。我们通过用截面积120mm2的裸铜缆连接端子箱内接地铜排与电缆沟内接地铜排, 在电缆沟内用Φ12mm膨胀螺丝固定, 在箱内用Φ12mm螺栓固定。

室外等电位接地网在敷设过程中, 首先应该将裸铜排设置在就地端子箱、设备的本体端子箱等处, 保证裸铜排的截面积在100mm2以上;同时使用铜缆接到二次电缆的等电位接地网上。在端子箱和铜排之间, 应该使用Φ10mm的螺栓进行压接;在二次电缆沟道中使用的铜排应该进行支撑, 支撑物应该采用绝缘子, 保证绝缘性能。值得注意的是, 二次电缆沟道的接地铜排之间应该保持相应的距离, 与主接地网只能进行一次连接[3]。

4 二次电缆及设备的接地

就二次电缆的屏蔽层来说, 有两种接地方式, 一种是两点接地, 另一种是一点接地。在继电保护及其自动化装置而言, 电缆芯所处的回路属于强电回路;屏蔽层会产生相应的电流, 这一电流产生的干扰信号较小;因此, 对于屏蔽层而言, 适宜采用两点接地的接地方式, 可以有效防止电磁干扰。在热工专业电缆中, 电缆芯所处的回路不再是强电回路, 而是弱电回路;一旦屏蔽层中流过电流, 芯线中就会产生相应的干扰, 这一干扰会导致装置发生误动作, 因此, 在这种情况下, 应该采用一点接地的接地方式;另外, 应该将屏蔽层连接到等电位接地网中。就电流互感器和电压互感器的二次回路来说, 通常要求进行一点接地, 并且要采用相应的专用接地线将其接在主接地网上。保护、监控以及通信等二次设备的接地可以分为:保护接地与工作接地[4]。它们应该保证与主接地网的良好连接, 防止漏电和静电对人的伤害。

5 结束语

电力系统中出现接地故障, 而厂站中的接地电阻尽管很小, 但无法达到零, 将会引起接地点与零电位点之间出现不平衡电压, 这一电压对二次设备的危害是致命的。保护二次网完善后可以有效的抑制主接地网不平衡电压导入到继电保护二次系统, 避免设备的损坏及保护误动的发生。本文阐述了本厂的二次接地网的改造施工原则及施工方案。

参考文献

[1]广东省电力系统保护反事故措施, 2007.

[2]唐宝锋.二次系统等电位接地网敷设.

[3]侯昌明.放热焊接法在变电站接地网中的应用[J].电工材料, 2006.

[4]李宾皑.电力系统二次设备的接地和接地铜排的敷设[J].华东电力, 2005.

变电站二次接地网论文篇2

2011-05-09 不久前，本刊记者在防雷接地工程质量的调研采访中获悉，今年上半年，广西电网公司曾下发紧急通知，要求所属各供电局，电力开发有限公司对变电站接地网质量进行监督检查，并责令工程承包方在6月30日前完成整改。

7月中旬，编辑部收到读者提供的整改文件图片共7页。这份由广西电网公司生技部便函发出的《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》涉及到两家承包单位：广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司和广西南宁雷电防护有限公司（南宁地凯科技有限公司）。

起初我们认为，广西电网公司的整改体现了抓安全生产、重工程质量的积极姿态，也正好契合了本刊正在着手进行的防雷接地工程质量的调研采访。为此，我们先后查询到了广西电网公司的行政事务部、总经办、生技部等部门电话，希望对事情有更直接准确的了解。遗憾的是，我们多次拨通广西电网公司有关部门的电话，大多数无人接听，偶尔有人接听，也对我们想了解的情况茫然不知。无奈之下，我们分别向“通知”中涉及的两家公司了解情况，结果却出乎我们的预料。

地凯：与我无关

广西地凯防雷工程有限公司及时做出了回应，该公司在回函中指出：“通知”中所针对的公司应为广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司，“提到对我公司曾施工的工程进行测量，曾于2006年进行普查过，在我公司承接的二十多个工程中，只有柳州供电局220kV静兰变电站的电阻出现了回升，我公司已对现场进行勘测，因为地网地面全部种有甘蔗，无法检查地网是否遭受人为破坏或盗窃。我公司针对现场情况已向广西电网公司提交了整改方案。一旦广西电网公司同意该方案，我们将免费整改，直到满足客户要求为止。基于当地施工现场农民较难协调的情况，柳州供电局拟要求将接地电阻降至1Ω即可（原合同要求为接地电阻为R≤0.5Ω）。”

记者查阅了广西电网公司生技部便函“通知”，附件中列举了几个变电站接地网改造工程情况，其中第四项这样表述： “静兰变（电站）的接地网在施工投运前接地电阻为2.5Ω，后经广西南宁雷电防护工程有限公司（与电力开发公司签订协议）加装DK接地棒后，于2002年11月1日进行了接地电阻的测试，接地电阻试验结果为：0.274Ω，测试报告变为符合设计要求。

2004年11月9日，广西电力试验研究院与柳州供电局共同对静兰变接地电阻进行了测试，测试得到的接地电阻为1.4Ω。

静兰变地网降阻协议书中，广西南宁雷电防护工程有限公司保证10年，柳州供电局向开发公司（黄瑜）反映过，但不见回复。

柳州供电局于2006年自行安排资金约20万元对接地网进行了改造。”

迪祥雷：疑遭“暗算”（小题大做？）

记者也与广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司总经理杨丹取得联系。杨总起初对本刊记者对此事的关注非常吃惊，“这点事情值得在杂志上报道吗？”他怀疑是有人在幕后指使，借题发挥，恶意炒作。他认为，如果仅仅是几个工程质量未达到合同指标而要求整改，事情何至于这么复杂？“一个生技部的便函文件，按理说只针对内部整改，为什么湖南电网公司和海南电网公司也都收到？”杨丹说，“我们做了上百个工程都验收合格了，有两个工程还没验收怎么就叫质量不好？施工质量差？即使是一两个工程有问题，也只占总数的1~2%，何况还没整改！”

因为这份便函“通知”作怪，导致参与竞标的地凯公司和迪祥雷公司在海南电网公司文昌宝邑110kV变电站地网投标中，双双落马。

与此同时，在与迪祥雷公司合作的广西来宾东糖纸业有限公司也先后六次收到便函“通知”文件（只有正文，没有附件），但并未损害与迪祥雷公司的信任和合作。

东糖公司收到的便函摘录，另一版本的便函摘录

在杨总看来，发函者用意很明显，就是要毁掉信誉，阻碍其业务开展。他说：“我们竞争来的工程已竣工，接地电阻是0.28Ω，而设计要求阻值是1Ω。东糖公司领导认为这个结果是相当好的，历年来均无这样低的阻值。半年来下雨打雷均没有雷害事故。”杨丹认为，良好的接地电阻，给客户带来了经济效益，东糖公司领导表示，“二期工程还是用我们的产品”。杨总坦言，目前在工程中采用的关键产品——离子接地棒是自主专利产品，在许多工程项目中运用，效果非常明显。目前在国内的防雷接地方面，地凯和迪祥雷两家是很好的。

迪祥雷有话要说

8月10日，广西迪祥雷防雷工程有限公司给本刊发来回函“说明”，对“通知”的指责进行了申辩。

“说明”指出，广西电网公司生技部便函[桂电生函（1007）41号]《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》中所列出的“广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司在公司系统多个变电站接地网建设、改造工程中施工不规范、施工质量差的事实”只有附件中的4个工程，而其中第4个工程是由广西地凯防雷工程公司施工的，“是真正的不合格，是柳州供电局花20万帮他们整改”！

回函对涉及迪祥雷公司的三个变电站接地网改造工程情况一一作了申辩。（1）关于北海供电局110kV翁山变电站接地改造情况 “通知”附件：

翁山变电站是2004年8月投运的110kV变电站，原设计的接地网的接地电阻设计值0.5Ω，实测值1Ω，不符合设计要求。南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司在原地网外围采用电解地极组成新的接地网与主地网连接以达到设计要求，但经查，竣工后的接地网没有提供地网改造竣工图。

2006年5月，南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司对翁山变电站使用了电解地极的接地网进行了开挖并做了处理，2006年6月申请进行验收。该公司提供的试验数据表明地网接地电阻已低于设计要求的0.5Ω，并要求北海供电局按照其提供的测试方向进行测试，北海供电局测试人员未予以采纳。测试前，北海供电局对整个翁山变电站的防雷设备进行了导通测试，结果发现电解地极与主地网没有连接，反而有两基独立避雷针与主地网连接了。南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司随时后再次对地网进行处理，处理后北海供电局组织了接地电阻复测，结果0.95Ω，仍未符合要求。”

迪祥雷公司的说明：

北海翁山110kV变电站2004年8月21日验收测试报告实测接地电阻0.48Ω小于设计要求0.5Ω，合格验收。2006年5月28日北海供电局实测，在验收合格方测试结果为0.463Ω，同时又在电流级与电压极的另一方向测电阻为0.691Ω，他们只认电阻大的方向（的结果），这与验收方向不一致。

2007年7月11日上午9时，由北海供电局测试队测试，结果是在三个方向测了四个点，第一点R=0.375Ω，第二点0.263Ω，第三点0.287Ω，第四点0.6105Ω，他们说他们自己测的不准，请以中试所测量为准。

（2）关于柳州供电局阳和变电站接地网改造情况 “通知”附件：

110kV阳和变接地工程由2个施工单位完成，建筑部分为博阳公司施工，完成后初步测试的接地电阻值为2.5Ω。之后由广西南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司进行的DXL离子列阵电解地极深埋施工（与电力开发公司签的合同），施工过程有监理见证，事后迪祥雷公司说没得0.56Ω(未见报告也没有监理人员证明)。

2007年1月20日由广西电力试验研究院、柳州供电局、迪祥雷公司、监理单位共同选择测试路径并进行测试，测得接地电阻值为1.89Ω，和迪祥雷公司自测数据相比差别很大，对此迪祥雷公司认为是测试的方位（向）不同造成的。启委会要求迪祥雷公司合同进行整改施工。

几天后迪祥雷公司说已整改完毕复测，监理人员询问迪祥雷公司进行了什么内容的整改，是如何进行的。回答是对DXL离子列阵电解地极进行了浇水。监理人员认为整改不力，没必要安排复测。但柳州供电局和试研院还是在2007年2月8日再进行测试，测试结果与20日数据没有实质性的变化。启委会要求迪祥雷公司与设计部门联系后按设计修改意见进行整改施工。

迪祥雷公司的说明：

阳和110kV变电站6月26日测得接地电阻0.86Ω、0.87Ω、0.88Ω。他们没再组织测量。

（3）关于河池供电局100kV寻田变电站接地网改造情况 “通知”附件：

“河池供电局进行新建110kV寻田变电站常规地网的中间验收及调试时发现主地网及独立避雷针接地网敷设均满足有关要求，变电站接地电阻2.1Ω，随后南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司对该站进行电解地极的安装（其隐蔽工程及接地网测量均未通知河池供电局参加验收）。

2007年3月12日，河池供电局在进行寻田变电站的竣工验收时发现变电站的四基独立避雷针针均与主地网接通，检查发现电解地极安装单位（南宁迪祥雷防雷工程有限责任公司）没有按照主地网设计图纸施工，擅自将四基独立避雷针接地网与主地网接通，施工前未将设计施工方案报送有关单位审查确认。”

迪祥雷公司的说明：

6月27日，我们对寻田110kv变电站进行接地电阻自测，两个方向分别测得0.91Ω、0.84Ω。他们朝第三个方向测出1.7Ω，因为第三方向是上坡而且加大了对角线长度由100m→135m，电流极是650m，电压极400m，增大了n值（n = 0.615 ＞ 0.5~0.6）。

是有意刁难还是方法差异？

迪祥雷公司的“说明”中还表达了对广西电网公司在地网验收测试中的不满。“电流极长度，电压极长度，上坡方向并没有征求我们意见，……我们认为这样挑剔是很难共事的”，迪祥雷公司主张验收时只测一个方向，也就是验收报告中所提到的方向，或是建设时甲方测的接地电阻方向，也就是接地工程中土壤改良方向。在一个地网工程中，四周的土壤电阻率不一样，为了降低工程造价，必然选择土壤电阻率较低的地方进行地网改造。

从上面的对照中不难发现，双方的分歧主要集中在接地电阻的测量方法和接地电阻的数值选取上。迪祥雷公司认为，接地电阻的测量，应该在地网改造的方向进行，不应该四个方向都测量……如果在地网改造的方向测量是合格的，就应该验收合格。但广西电网公司在测量上要求在不同的方向进行，“接地电阻测量时不要按照……指定的方向进行测量，宜进行两个以上不同方向布线的测量”。

为此，记者请教了几位在防雷接地方面的资深人士。专家评述

梅忠恕（云南电力公司原副总工程师）：

甲方的要求是有点不合情理。要在四个方向上测量，不知这四个方向是指东南西北四方？是90度正方向，还是允许小于90度或大于90度？如果某一方向由于地质原因无法打辅助接地极，又如何办？因此，我认为，这样的要求是不切实际的，不能接受的。我从来也没有见到过如此要求的。

如果严格按测量接地电阻的要求测量，应该说，在任何方向的测量结果的误差都是在允许范围以内的。

对于使用三极直线法的测量方法和数值选取，我们摘取梅忠恕先生在《如何准确测量接地电阻》一文中有关论述：

三极直线法是接地电阻测试中使用最多和最普遍的方法，测试时被测接地网

1、电压辅助极

2、电流辅助极3三点（极）按一直线布置，如图１所示。

E 测试电源 A 电流表 V 电压表 1 被测接地装置，2 电压极，3 电流极 D 接地网最大对角尺寸，d13 接地网到电流极的距离 d12 接地网到电压极的距离，d23 电压极与电流极的距离

图１三极直线法测量接地电阻的接线

怎样获得准确的零电位点，是测准接地电阻的关键。

通常是采用试探法找寻大地零电位点的准确位置。其方法就是在三极连成的直线上，在比表1所列α的范围稍大的区域内，例如(0.5～0.7)d13范围内，以d13的3%为间距，连续打5～7个电压辅助极，进行5～7个点的测量。在具体操作上，可以打一点测一点，拔起电压极再打下一点位，测下一个数据。对于电压极的每一个点位，可以测得一个接地电阻值。

表1 在不同的d13距离下满足测量允许误差的α值范围允许测量误差δ%下列d13距离下的α值范围 5D

2D 50.56～0.670.59～0.650.59～0.63 100.50～0.710.55～0.680.58～0.66 注：D为接地装置最大对角长度。接地电阻测试结果的判断方法是：以接地电阻为纵坐标，以距离为横坐标，将测得的几个接地电阻值描绘在一张坐标图上，形成一条接地电阻的曲线。如果其中有至少三个电阻值的连线趋势走平，那这个位置对应的接地电阻值就是其准确值。不绘图也可直接判断，在所有测得值中，如果有三个以上电阻值之间相对误差小于3%时，就取这几个值的平均值为最后的测量结果。

要准确测量接地电阻，辅助电流极距被测接地装置的距离d13不能太小，至少应大于接地装置最大对角尺寸的3倍以上。电压极的位置在0.618倍d13处，但测量时应前后移动电压极5～7个点位，测得5～7个接地电阻的数值，选择其中至少三个相互误差小于3%的数据，取其平均值为最后的测量结果。

潘忠林（福州大学客座教授、硕士导师）：

接地电阻的测量，在条件许可的情况下，宜进行多点测试，然后取几个点的测试结果平均值作为接地电阻的值。“如果是真正合格的地网，正常情况下，无论从哪个方向测试，测试结果的误差都应该在允许范围之内。至于地网外的土壤电阻率高低对地网的接地电阻影响不会太大，因为我们测量的是改造过的接地网的接地电阻。在多点测量中，对于某个测试点偏差很大的特殊情况，可能是测试方法（仪表）、地下有异物等因素造成，解决的办法是在该点附近重新测量一次”。

测量应该避开附近的电磁干扰，尽可能在夜深人静的时候测量。谢琦（湖南电信电磁防护支撑中心主任）：

接地电阻的测量没有绝对的实际意义。在实际工作中。测量接地电阻值只是作为每年的测试比对数据，如果没有突变，认为地网是可靠的。因此，在测量接地电阻时，没有必要斤斤计较从几个方向测试。

对于接地电阻值较小（小于1欧）的地网测试，利用通信现有的摇表、钳表都不能测试其准确值，必须采用大电流注入法。如果是要我来评判，我会先利用数学计算的办法进行评估，如果评估结果在任何一个方向上得到测试验证，则认为是符合要求的。

另外还有一个折中的办法，就是在地网的几个不同方向分别测试，将其算术平均值作为地网的接地电阻值也是可行的。

后记

广西电网公司生技部便函《关于加强变电站接地网质量监督检查的紧急通知》不仅对接地网工程承包方提出了严厉的指责，而且宣布暂停这两家单位在广西电网公司所属系统承包防雷接地工程资格。作为当事者，迪祥雷公司认为：即使取消其承包资格，也是迪祥雷公司与电网公司之间的事情；但电网公司内部下发的便函，按理只能在本公司内部发行，那么是谁将这一便函（甚至篡改）到处传播发布，把一件小事的负面影响甚至扩大到了省外？迪祥雷公司感到非常不解，并希望通过第三方检测机构对整改通知中提到的有关变电站地网改造工程进行检测，以求得客观公正的结论。

变电站接地网防蚀保护的策略篇3

关键词：变电站电网接地网腐蚀

中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

腐蚀带来的破坏形式很多，不同情况下引起金属腐蚀的原因也不相同，而且影响因素十分复杂。因此，不同条件下应采取的防腐蚀保护方法也是不同的，涉及范围很广。对于每种防腐蚀保护方法都有其适用的条件和范围，某一种保护措施对一定的条件是有效的，但对其它的条件就不见得有效，同时采用两种或者多种防腐措施进行联合保护，其防腐效果远一般来讲比单一的措施要好。所以，在一个具体的腐蚀体系中，选取的防腐蚀措施要根据腐蚀原因、环境条件、各种措施的防腐蚀效果、施工难易程度以及造价等综合考虑。防腐蚀工程技术通常分为四大类。

1 正确选用耐腐蚀材料

针对特定的工程性结构物、工艺用途和由工况条件所决定的腐蚀性环境，选用适宜的耐腐蚀材料是防止或减轻腐蚀的简便有效的主要措施。为此，首先应弄清楚设备材料所在的环境介质和工况条件，了解介质的成分、溶度，杂质种类及其含量，流速、温度及温度差异，导电性和pH值，设备的工作压力及材料的受力状态，可能生出的腐蚀产物性质，以及在这种环境介质中可能产生的腐蚀类型，产品特殊要求等。

选材时既要充分考虑材料的耐蚀性，又要考虑材料的物理化学性能和加工特性。但值得注意的是，任何材料都不是万能的，所谓的耐腐蚀也是相对的，材料的选择应该兼顾可靠性和经济性。选材时应全面的考虑金属材料、非金属材料和内衬材料的差异及其在特定工况条件和工艺介质中实用性和经济性。

金属材料料与环境介质相互作用造成的破坏与变质，因此控制或者改变环境就能有效地控制腐蚀。目前，环境处理已经是广泛采用的主要防腐蚀技术之一。环境处理指的是应用物理或化学的方法减小环境介质的腐蚀性以控制环境对金属的腐蚀。常用的方法有：

1.1 去除介质中的腐蚀性组分

如脱除空气中的水分，除去水中的氧，脱出原油中的盐分等。

1.2 调节介质中pH值

如控制水溶液、土壤的pH值，调整至低腐蚀性的范围。如锅炉给水中加氨处理，通过中和水中CO2提高pH值而减缓腐蚀。

1.3 改变环境介质的条件和状态

环境的温度和压力，介质的成分、溶度和流速等均可对材料的腐蚀速率产生显著影响。

1.4 缓蚀剂保护

在腐蚀所在环境中加入一定量的化学物质金属腐蚀大大减缓的方法称为缓蚀剂保护，所加入的化学物质就是缓蚀剂。采用缓蚀剂保护，由于使用简单、投资很小、收到效果很快而得到广泛的

应用。

缓蚀剂的保护效果与腐蚀介质的理化状态、温度以及材料的种类和性质以及缓蚀剂本身的种类和使用量等有很大的关系。也就是说缓蚀剂的保护的选择有严格的要求，需要对金属-介质体系具有良好的保护效果。一般而言，缓蚀剂在循环系统中应用的效果和经济性较好。采用缓蚀剂还应该考虑对生产工艺过程和产品质量有无影响，应综合考虑应用效果和经济性。

2 表面涂覆层保护

表面涂覆层保护就是依靠物理的、化学的方法，在金属材料表面涂覆一层耐腐蚀的材料，以达到减缓腐蚀、保护机体金属的目的，又称涂镀层保护或者表面保护。这种减缓腐蚀的方法，由于施工简单、消耗涂层少、得到的效果好以及造价相对较低而获得了广泛的应用。这类方法主要包括涂镀层保护、表面处理和内衬。涂镀层按其材料不同分为有机涂层、无机涂层和金属性镀层。

控制腐蚀的表面涂覆层技术可以通过三种途径起保护作用：机械性保护，化学性保护和阴极性保护。为了保障表面涂覆层的耐蚀性，要求其均匀完整、致密无孔，与基体金属粘接牢固，并且具有一定的强度和韧性。

3 电化学保护

电化学保护就是利用金属电化学腐蚀过程的极化特性控制腐蚀的方法。简单的讲，是对金属设备人为的施加一定的保护电流，使得金属的腐蚀速度迅速降低的防腐蚀技术。

将被保护设备在指定的环境介质中进行外加阴极极化以减小或者防止金属腐蚀的方法称为阴极保护法。可以通过外加电流施加极化电流或连接电位更加负的牺牲阳极两种途径实施阴极保护。阴极保护适用于几乎所有金属材料。

将被保护设备在指定的环境介质中进行外加电流阳极极化至一定电位，是金属建立起钝态和生成稳定钝态膜并能维持这种钝态，从而显著降低金属腐蚀速度，这就是阳极保护法。阳极保护法主要使用在活化或钝化转变行为的介质体系。

4 合理的防腐蚀设计

控制腐蚀应从结构物的项目设计开始就予以重视和必要的考虑，这是从大量实践总结出来的一条重要经验。防腐设计的内容主要包括防蚀结构设计、防蚀方法选择、防蚀强度设计、材料选择和加工、安装过程的防蚀要求等。

防蚀强度设计应按均匀腐蚀和局部腐蚀两类情况分别考虑。在均匀腐蚀的条件下只需考虑由于腐蚀造成的壁厚减薄对强度的影响。因此，为了保证强度和可靠使用，项目设计时必须考虑腐蚀裕量。设备的壁厚应等于机械强度计算的厚度加腐蚀裕量，对关键部位还应乘以足够的安全系数。

但是，在局部腐蚀为主的情况下，强度设计没有统一的计算公式，一般可通过选材、控制环境、改变结构设计和安装以及将在服役的过程中启用的监测装置等来解决。

在实践中已总结出防蚀结构设计若干适用原则，以便在设计时作为参考。例如，结构应选择简单，便于装卸与检查；避免应力集中；避免与金属接触；温度分布尽可能的均匀，避免局部过热；管道系统应避免滞流和冲击，保证流速均匀和顺畅等。总之，在结构设计中应尽量地采用简便可行、经济合理、可以避免和减轻腐蚀的结构形状和保护系统。

参考文献

[1]郭冲.变电站接地系统冲击特性的全时分析方法研究[D].清华大学，2005.

变电站二次接地网论文篇4

变电站接地装置是维护站内大型电力设备及运行人员安全的可靠保证与重要措施[1]。当发、变电站遭受雷击或者系统短路故障后,如果站内接地网接地阻值偏高或者材料、结构布置不合理,不仅会使得变压器等重要电力枢纽设备承受过电压造成绝缘破坏的危险,还将造成变电站内外一定区域内的电位偏高,给运行人员的人身安全带来潜在的威胁[2,3]。因此,在变电站接地网的设计及改造时,除了关注变电站接地网的接地电阻值以外,应该综合考虑材料本身对大型接地网的潜在影响。根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压[4]。

国内现行变电站接地网一般以扁钢、镀锌钢最为常见,虽然钢材料成本较低,但钢材料耐腐蚀性差的缺点使得接地网多次测量、检修、改造等二次投入增加[5,6]。近年来,为减少变电站接地网钢材料的腐蚀造成的全寿命周期成本的追加,材料成本较高的铜、铜包钢等接地材料也开始逐渐投入使用。

本文从变电站接地网铜、钢以及铜包钢接地材料实际应用存在的问题出发,对比分析了铜、钢以及铜包钢接地材料腐蚀及运行维护情况,采用CDEGS计算软件[7]对比分析了典型接地网设计中不同土壤条件和不同接地网面积下,铜、钢接地材料在接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的具体差别,为接地网的优化改造提供一定的参考。

1 变电站接地材料的腐蚀

从实际调查情况来看,我国变电站接地网仍以镀锌钢作为主要的接地材料,在一些土壤条件比较差、腐蚀性较强的新建变电站,已经广泛使用铜和铜包钢(镀层厚度一般在0.25 mm以上)接地材料从国内外研究情况来看,铜的耐腐蚀性一般为钢的4倍以上,尽管铜接地网一次建设投资高,但基本可以做到免维护[8]。镀锌钢或者普通钢接地材料易受土壤腐蚀,个别地区使用5～7年腐蚀已近一半,近年来我国出现多起由接地网腐蚀问题酿成的安全事故,如1981年广东员村220 kV变电站、1986年广西合山电厂110 kV开关站、1989年南京热电厂、1985-1986年湖北省胡集、潜江、武钢等3个220 kV变电站、1994年四川华莹发电厂、2009年六安牵引变电站等都曾因变电站接地网腐蚀引发大面积停电,损失严重[9]。

文献[10]给出了镀锌钢和铜包钢接地体的耐腐蚀性能对比,试验结果说明在该土壤条件下铜包钢能显著改善接地体腐蚀,而镀锌钢防腐性能较差实际施工应注意到,铜包钢接地材料在施工时应避免电镀层的破损,否则将形成局部化学原电池加速内芯钢材料的腐蚀。本文对几种接地材料在变电站应用时的接地特性做简要对比分析

2 土壤电阻率对几种接地材料特性的影响

根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压。因此,本节运用CDEGS接地计算软件对不同土壤条件下铜、钢接地网的接地特性进行对比分析。

计算选取的比接地材料电磁参数分别为黄铜、45号钢和不同直径的石墨复合接地材料,各接地材料的电磁参数及直径尺寸如表1所示

假设发、变电站采用面积为100 m×100 m,接地网网孔为10 m×10 m,地网埋深为0.8 m。选取某一边角点为注流点,入地电流取工频1 kA。变电站土壤电阻率分别取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m以及1 000Ω·m。计算结果如下:

2.1 接地电阻对比

表2列出了铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表2可知铜接地材料的接地电阻小于钢及铜包钢材料,且三者差异随着土壤电阻率的增大而减小。这种差异性主要来自于接地材料自身电阻率的不同,随着土壤电阻率的增大,其影响呈降低趋势,这也说明在高土壤电阻率地区仅更换接地材料的降阻效果不明显。

2.2 网内电位差及电位差百分数对比

接地网网内电位差反应了接地网的散流能力,过高的网内电位差使得低压设备的绝缘破坏危险性增大,对比不同土壤条件下的铜、钢接地网的网内电位差如表3所示。

由表3可知,随着土壤电阻率的增大,不同接地材料的网内电位差在数值上均呈现出上升趋势。这是由于土壤电阻率越低,接地体中的电流越容易散流到土壤中,各点电位差越均衡,网内电势差也就越小。随着土壤电阻率的增大,石墨复合接地材料与其他接地材料网内电位差的差异减小。

接地网网内电位差百分数直观地表征接地网各测量点的电位变化梯度,铜、钢接地网电位差百分数对比如图1所示。

由图1可知,相对于铜接地网,钢接地网的网内电位差变化幅度较大,这也说明铜接地体由于电阻率低、磁导率相对较小,电流更容易散流到土壤中,使得网内各点的电位相对平均。

根据以上分析可知,针对散流性相对较差的钢接地网,需根据变电站重要电气设备的安装位置对接地网进行优化,避免网内电位差对于电气设备绝缘的潜在破坏性显得尤为重要。当钢接地网网内电位差较大时,一般可采用增设接地网均压带,在电位极大点设置垂直接地体等优化措施改善接地网电位分布。

2.3 接触电势对比

接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边,距设备水平距离0.8 m,人手触及设备外壳时,手与脚两点之间呈现的电位差,是衡量接地网保障变电站运行人员的重要指标。表4列出铜、钢以及铜包钢组成的接地网在不同土壤条件下接地网的最大接触电势。

由表4仿真计算结果可知,在接地网某一边角注流的前提下,接地网最大接触电势均出现在了4个边角沿45°角外延方向上。其中铜材料接地网散流性能优于钢和铜包钢接地网,其最大接触电势小于钢和铜包钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,这种差别呈现出下降趋势。需要指出的是,接地网的接触电势与注流点位置密切相关。仍以实例所示的接地网为例,改变边角注流点为中心注流点,几种接地材料接地网的最大接触电压均降低。

对于接触电压相对较大的接地网而言,除了防患于未然,加强边角处电气设备的绝缘水平外(如增设绝缘支架等措施,设置警示牌等等),具体到接地网的优化措施包括:在接地网边角处用圆弧形接地网代替直角形接地网,在边角的接地网网格增设接地体数量尤其考虑增设垂直接地体的数量,对于新建变电站接地网,采用非等间距接地网不仅能降低网内电位差,同时可以降低接地网的最大接触电压。

2.4 跨步电压对比

跨步电压是评估变电站接地网安全的重要指标,跨步电压与网内电位差密切相关,对比铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压如表5所示。

由表5仿真计算结果可知,当接地网采用边角注流时,铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压为4个边角外延方向上(计算时采用梯形跨步电位)。与接触电势相类似,铜接地网的跨步电压小于钢和铜包钢接地网的跨步电压,但随着接地网土壤电阻率的增大,三者之间的差别减小。这主要是由于低土壤电阻率下各接地网能够克服接地体的屏蔽效应能散流到接地网中心,随着土壤电阻率的增大,各接地网的散流能力减弱,使得电流密度多集中在接地网周边,从而使得四周的跨步电压增大。

一般对于变电站接地网而言,虽然跨步电压的危险性比接触电压的小,但对于跨步电压超标的接地网,仍要采取接地网优化措施降低潜在危险。如采用地面铺鹅卵石、增设水泥沥青绝缘路面,在人行道附近增设均压带等方式。

3 接地面积对几种接地材料特性的影响

除了土壤电阻率对接地网的接地特性有影响之外,接地面积也直接影响着接地网的接地特性。对于土壤电阻率较高的变电站接地网,一些扩大接地面积、更换接地材料的降阻方式往往不能达到预期效果,下面对不同接地网面积下,铜、钢以及铜包钢等接地材料的接地特性进行对比分析。

取变电站土壤电阻率为300Ω·m,变电电站接地网边长为50 m、100 m、200 m和400 m,网孔设置假设均为10×10 m,埋深均为0.8 m。选取中心网孔为注流点,入地电流仍取工频1 kA。

3.1 接地电阻对比

表6列出了不同接地面积的铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表6可知,在接地面积较小时,铜、钢及铜包钢接地材料的差距不大,随着接地网面积的增大,—三者的差异性增大,这是因为接地电阻有接地网本体电阻、土壤电阻以及接触电阻组成,接地网面积增大,从而使得接地体本体电阻对接地电阻的影响越大。

3.2网内电位差及电位差百分数对比

铜、钢以及铜包钢3种接地材料接地网的网内电位差对比如表7所示。

由表7可知,随着接地网面积的增大,三种接地材料在网内电位差数值上的差异性变大。另外从接地电位差百分数可以直观地表征这一变化。

由图2可知,不同材料的接地网的电位差百分数均呈现出先下降后上升的趋势。其原因主要是接地网面积增大使得有效接地面积趋于饱和,使得边角处的电流密度减小,从而与网内电势最高点的差值表现为上升趋势。

3.3 接触电势对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的最大接触电势对比如表8所示。

随着接地网面积的增大,铜、钢以及铜包钢接地的最大接触电压均降低。同时,随着接地网面积的增大,同样受有效接地面积趋于饱和的影响,各接地网最大接触电势的差异性呈现出明显差异性。

3.4 跨步电压对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的跨步电压对比如图3所示

由图3可知,随着接地网面积的增大,不同接地材料的跨步电压呈现出与接触电压一致的变化特点。随着接地网面积的增大,各接地网的最大跨步电压在数值上均减小,但与其他接地材料的相对差异呈增大趋势。

4 结论

本文从变电站常用接地材料如铜、钢、镀锌钢、铜包钢等接地材料的使用成本及腐蚀问题出发,对比分析了几种接地材料在不同情况下的接地特性,主要结论包括:

(1)钢或镀锌钢材料材料成本较低,但长期耐腐蚀性能不佳,铜或铜包钢接地材料避免因腐蚀造成的二次维护成本,铜包钢接地材料在施工时应保证铜镀层的完整性,避免加速腐蚀钢芯材料。

(2)在低土壤电阻率下,铜接地材料的接地特性优于铜包钢和45#钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,三者在接地电阻、网内电位差及梯度、接触电压和跨步电压等接地特性的差异性降低。应根据实际材料接地特性采取可靠的优化及改造措施。

(3)随着接地网面积的增大,不同的接地材料的有效接地面积趋于饱和,各接地特性之间的差别增大,铜接地材料的接地特性优势明显。

本文所述内容为变电站接地网的设计、接地材料的选择及接地网的优化改造措施提供一定参考。

参考文献

[1]何金良,曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社.2007.

[2]陈先禄,刘渝根,黄勇.接地[M].重庆:重庆大学出版社,2002.

[3]解广润.电力系统接地技术[M].北京:水利电力出版社.1991.

[4]KEIL R K.The History and Future of IEEE-80,Guide for substation[K].Atlanta:EPRI Workshop on High-Voltage Power System Grounding,1982.

[5]陆培钧,黄松波,豆朋,等.佛山地区变电站接地网腐蚀状况分析[J].高电压技术,2008,34(9):1996-1999.

[6]LEWICKI T F,FOWLER N L.The Effect of Corrosion Myths on National Electrical StandardsfJ].IEEE Transactions on Industry Applications,1993,29(5):1006-1011.

[7]DAWALIBI F P,XIONG W,MA J.Transient Performance of Substation Structures and Associated Grounding Systems[J].IEEE Transactions on Industry Applications,1995,31(3):520-527.

[8]银耀德,张淑泉,高英.不锈钢、铜和铝合金土壤腐蚀行为研究[J].腐蚀科学与防护技术,1995,7(3):269-271.

[9]周蜜.钢制接地网土壤腐蚀特性及评价技术的研究[D].武汉:武汉大学,2011.

变电站二次接地网论文篇5

关键词110kV变电站;接地系统;施工工艺

中图分类号TM645文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0147-01

变电站接地网的可靠性直接影响着工作人员的人身和设备安全,如果处理不好将会造成人员伤亡事故。由于110kV变电站具有接地短路电流增大、所址面积小、微机装置多等特点,在设计过程中应该充分考虑其特点。

1变电站接地的各种形式和接地方法

接地种类及其施工方法:

1.1防雷接地

防雷接地在进行接地过程中需要坚持就地原则,与电气设备的距离尽量远一点。防雷接地是将避雷针、避雷线、避雷带、避雷器等防雷电保护装置向大地泄放雷电流直接雷装置的一种接地方法。对于户内变电站而言,往往采用的是在房屋顶部进行避雷、防雷的措施,由于场地空间的原因,避雷带引下线会与其他接地体以及建筑中金属体相碰,这是无法避免的。因此只能采用等电位的方法,将每层楼面和墙体的金属件连接到一起,成为整体。

1.2工作接地

工作按地是一种为了满足电气装置在运行过程中所需要的接地,其在现实的施工过程中运用相对比较广泛,例如.直流绝缘监测接地、交流中性点接地、电压互感器一次接地、通信电源正极接地等,这类接地可就近直接接于主接地网,也可以在经过一定阻抗后进行接地。

1.3保护接地

1)高压系统设备接地:一个设备或一组连在一起的设备利用一根引下线独立接地是高压系统设备接地的原则。有时需要用两根接地线进行分别接地,特别是对于具有二次元件的一次设备。采取这类措施对于一些不良现象有着很好的预防作用,如:高压电穿入二次回路、一根接地线断裂、出现二次设备毁坏等。2)低压系统设备接地:TN2S系统、TN2C2S系统、TN2C系统、TT系统、IT系统是低压系统设备接地的五种形式。其中,变电站中运用TT系统最为科学,这是因为TT系统的PE线属于直接接地,变电站基本都保留着完整的接地网,给PE线与接地网的连接带来了方便。另外,装置的外露导电部分也能与至PE线直接接地,而电源零线与PE线隔离后对触电保护器的准确动作有着较大的保护意义。

1.4屏蔽接地

目的将电气干扰源引人大地,抑制外来电磁干扰对弱电设备的影响,减少弱电设备产生的干扰,以免影响其他弱电设备。屏蔽接地可分三种:建筑屏蔽接地;弱电设备的外壳上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低压电缆屏蔽层接地。其中,低压电缆屏蔽层不能承受较大的电流,因为流入接地网的短路电流如果出现分流,将导致电缆损坏且影响电子设备的使用。因此低压电缆屏蔽层只能一端接地。笔者认为大量控制电缆来自干高压配电装置,如果由于故障而将高压电传人控制电缆,必定危及二次设备,故控制电缆的屏蔽层应接于二次设备室的环形接地网,自动化通信的电缆则接于保护屏上接地铜排处。在二次设备间的电缆人口处将外屏蔽的接地,可将强电干扰信号阻挡在二次设备间外。为使屏蔽更有效,在配电装置处,尽可能地穿钢管埋地敷设。

1.5逻辑信号接地

逻辑信号接地作为微机系统的参考电位,还能称为信号接地及数据线接地。3V、5V工作电压就可满足微机系统的需要,时钟数字脉冲的频率从几MHz至几GHz。在设备外的数据线与远距离的外围设备通信时,在数据线上的不同电位将为装置间提供了一个低阻抗,引起高频电噪声和瞬时电噪声。逻辑信号接地不能乱接,低噪声或电压可能引起数据中断,高瞬间电压将破坏芯片,阻碍了微机系统的正常运行。设零电位母线是处理强、弱电接地混接问题的有效途径,在实际的操作中应该多方面优化:

1)母线接地点与强电接地保持较大的距离。由于大量设备接地时都提倡就近原则。但母线接地点需与强电接地保持足够大的距离,为避免强电对弱电的影响,弱电系统的接地必须与远离防雷接地。2)耐压不得低于弱电设备的耐压值。非接地部分必需与大地和主接地网绝缘,这是由于此母线属于专用的接地装置。采用热塑套绝缘,保持耐压不得低于弱电设备的耐压值。3)接地母线禁止出现一、二次设备的接地。若将二次保护接地与此相连将击穿互感器一、二次绕组,扩大了该母线的电位,对弱电设备构成威胁,因而该接地母线禁止出现一、二次设备的工作接地。4)接地母线长度需合理。接地母线长度需要根据具体情况进行研究,接地母线不能太长主要是为了减小一次电流所产生的感应电势,对于较长的通信线路应采用光缆,对于距离较长的开关室可分片设置接地母线。

2主接地网的具体施工操作

根据《交流电气装置的接地》(CD/T621—1997)中的要求,需要按照各变电站的地质情况决定主接地网的实际埋设深度,通常深度大小在0.6m以上。变电站经过填高处理后能防止外水倒灌和洪水带来的破坏,而废渣作为当填土材料能节省经济开支。这是因为土壤电阻率比达到了400Q·m,不适合进行接地电阻。需要把主接地网两敷设于原土层;填土层过高将带来施工敷设、运行查找的困难,造成接地引下线长度过大,扩大了引下线的电阻。把填土层控制在lm内可使主接地网敷设于原土层0.2m以下,深度控制在1.2m,这种设置方式对于施工以及检查工作很有帮助。若填土层大于lm后,主接地网敷设深度要保持在填土层0.8m以下。

3户内接地网具体施工方法

将环形接地网、接地干线、均压带设置在设备区四周,能够有效地确保户内设备接地,达到户内设置接地网的条件,给各个电气设备实现就近原则带来方便。环形接地网的方式为点与户外接地网相连,距离相隔5m~8m。水平接地体在户内、外接地网的连接中发挥了较好的保护作用,避免建筑施工过程中出现不同的问题。常常是因为接地施工的隐蔽性隐藏了漏接,当水平接地体的间距在5m以上时,水平接地体可进入户内。铁附件最多采用的是8mm或l0mm槽钢,土建预埋铁附件截面能够达到短路电流的热稳定需要。需要强调的是接地过程应将～块l00mm长的接地扁钢在此复焊眯起,其目的是保持槽钢接头处的顺畅。

4接地材料的选择

选择接地材料时需要综合考虑,钢材是最为常见的接地材料。短路电流过大时,变电所需降低施工难度,此时可选择铜接地。腐蚀方面应该根据土壤的具体环境决定材料。从部分投运时间长达l0a的接地网来看,部分钢材完好如初,只是在焊接处和距空气接近处出现了锈蚀;少数锈蚀较为严重。这就提醒设计者在设计时需考虑到腐蚀情况,根据当地实际的腐蚀数据进行材料设计。笔者认为地方相关部门需要对材料生产进行调查研究,总结出科学实际的资料提供给施工单位的设计者,以做好抗腐蚀预防工作。笔者总结出下列几点:

1)加大截面:不适合运用与腐蚀严重的地区不,这是因为截面过大会给施工带来阻碍。2)镀锌:主要用于腐蚀一般的地区。不适合在重盐碱地区使用,例如:沿海地区、化工厂等。3)防腐涂料:施工过程工艺简单,且材料价格不高。但是防腐材料作用的持续时问较短,使用寿命周期短。因而,使用效果不是很理想。4)铜材料接地:当前分为铜包钢,将一层lmm厚的铜复在接地钢材外;还有全铜线,全铜线材料运用与于接地装置,包括:铜绞线、扁铜。铜接地的连接工艺的主要方式是火泥熔焊;该方法结合化学反应时形成的超高热对接头进行内铜、钢互相融合,以此实现熔接法。这种方式将分子结合作为连接点,其优点为时间的推移不会出现松弛或老化。但此工艺应配用特制的模具和药粉,且材料价格昂贵。相反,使用铜绞线时由于以成捆出货,可大大减少接头数。防腐涂料、铜包钢是当前主要的新型接地材料。

5结语

总之,110KV变电站接地系统设计与施工一定要从各类接地特点着手,杜绝强、弱电接地混乱局面,采取等电位、均压措施,合理组成接地网。

参考文献

[1]孟庆波,何金良.降低接地装置接地电阻的新方法[J].高电压技术,1996.

变电站接地网设计探讨篇6

一、站址地理情况分析

变电站站址位于融安县大将镇, 距离融安～板榄三级公路约20m, 站址区位于丘顶, 覆盖土层厚0.5m～2.6m, 厚度不大, 其下土层以完全风化及强风化泥岩为主, 土壤视电阻率分布如下表:

根据场地土质情况及勘测时的气象条件, 主接地网接地阻值时5m层土壤电阻率的季节系数取1.4, 经加权计算, 本接地网接地电阻值约为1.75Ω。按接触电位差和跨步电位差进行校验, 接地网的接地电阻应不大于2.784Ω, 本变电站接地网接地电阻满足规程的要求, 但根据广西电网公司规定, “变电站的接地电阻值不宜大于1Ω”, 故本变电站需对人工接地装置进行降阻措施。

二、接地方案及降阻措施

因地制宜地选择合适的接地方案很重要, 从本站实际地质情况并结合地形特点来看, 站址区位于山包顶端, 南侧有公路, 西侧有民房, 西北侧有果园, 东侧紧挨着35kV大将变电站, 扩大接地网面积、引外接地及深孔爆破接地等方法不宜本站。

根据土壤电阻率报告, 垂直深度方向上的土壤电阻率值有随测量深度的加深而呈减小趋势的特点, 理论上可考虑采用接地深井法降阻, 方案一:

在变电站围墙内敷设热镀锌扁钢作为水平接地体, 若每米添加25kg长效物理降阻剂, 需敷设降阻剂约48吨;设计外加新型压力灌浆灌注降阻剂的接地深井4口, 井深30m, 每口井灌注降阻剂约3吨。经计算, 理论上可将变电站接地电阻降到0.9545Ω, 可满足接地电阻<1Ω要求。

但由于站址相对地势较高, 地下水排泄良好, 地下水水量相对较少, 基岩裂隙水埋藏于基岩的裂隙中, 水位埋藏较深, 现场深钻勘探未发现稳定的地下含水层, 从山顶往下做深井, 降阻效果可能会受到影响。为此, 应考虑从另一方面切入, 寻找可行性更大的比选方案。

注意到本站区域土壤电阻率不高的特点, 若采用以水平接地网为主, 辅以垂直接地极的复合接地网, 并配合降阻剂的使用以改善地网中的土壤电阻率, 接地电阻降至1Ω一下的可能性也会较大。相关设计及计算论证如下 (方案二) :

在变电站围墙内敷设水平接地均压环网, 接地网的外缘闭合。在站内主地网外缘闭合环上进行降阻剂的敷设, 地网内部不使用降阻剂。在站内水平地网闭合外缘导线上布设一定深度的垂直接地极, 根据设备及建筑物的现场实际分布, 在水平网内部也布设的垂直接地极, 深度较闭合外缘浅。

设计水平地网闭合外缘垂直地极埋设深度在5m左右、水平网内部垂直接地极埋设深度在2.5米左右, 这样既能充分利用浅表土层较为潮湿的土壤来降阻。

经计算:

(1) 站内水平均压网接地电阻:

undefined (依据DL/T621-1997)

≈1.639Ω

加权平均土壤电阻率:317Ω·m,

站内接地网设计面积约:9350m2。

沿外缘闭合环进行土壤电阻改良剂剂的敷设, 其敷设后的实际接地电阻值为:

Rs≈ 1.147Ω (降阻系数综合取值为0.7)

(2) 闭合地网最外缘单组4.88m埋设深度垂直接地极接地电阻计算:

undefined (依据DL/T621-1997)

=71.533 Ω

(3) 主地网最外缘闭合环上64组4.88m埋设深度垂直接地极接地电阻为:

undefined (依据BS7430-1991)

=2.095Ω

(4) 均压闭合环网与外缘闭合环垂直接地极并联后的复合地网总电阻:

undefined

其中:η— 并联屏蔽系数, 取1.25

由于计算未考虑站内地下水条件情况的计算, 现场实际情况下, 在关联地下水时, 接地电阻值会更低。因此, 方案二可行。

三、接地材料及地网连接

从目前该变电站所在网区变电站接地系统整体运行状况看, 数年前新建的几个变电站的水平接地网都出现了比较严重的化学腐蚀和电化学腐蚀情况, 尤其是地网连接焊接点多处出现断点, 导致闭合地网失去其原有设计功能。良好的接地系统除了能够提供一个尽可能低的低电阻对地路径 (接地电阻) 外, 其接地导体还应具有良好的防腐能力并能重复通过大的故障电流, 接地系统的寿命应不小于地面主要设备的寿命, 一般至少要求30年以上寿命。长期、可靠、稳定的接地系统, 是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障。而支持接地系统长期安全可靠运行的关键因数在于选择正确的接地材料和可靠的连接。

(一) 接地材料。

由于传统镀锌角钢的垂直埋设深度只能达到2.5m, 而该深度潮湿的地下环境对角钢的腐蚀影响很大。针对腐蚀严重的问题, 若选用镀铜圆钢作为接地材料, 可较好地解决问题, 优点如下:

1.导电性能。铜的导电率约是钢的10倍左右, 而40%导电率镀铜钢线导电率为40%, 尤其是在集肤效应下, 高频时镀铜圆钢导电性能远远优于其他钢材。

2.热稳定性。同等热稳定性能时, 钢接地体所需的截面积为铜材的3倍, 是30%镀铜钢绞线的2.5倍, 是40%镀铜钢绞线的2.8倍。

3.耐腐性。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50, 是镀锌钢的耐腐蚀性能的3倍以上, 而且电气性能稳定。

(二) 接地系统的电气连接。

变电站的接地网金属导体存在着大量的连接, 只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。除材料因素外, 连接工艺也是主要影响因素之一。若采用传统镀锌钢接地体, 接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式, 而高温电弧能破坏接地体接头部位的镀锌层, 会直接导致焊接点腐蚀的出现, 受腐蚀并断点的隐患较大。若采用铜接地体或镀铜接地体, 可采用放热焊接连接法。该方法焊接后能产生永久性的分子结合效果, 焊接点不会松脱, 同时焊接点还具有与导线相等的载流能力、像铜一样的耐腐蚀性, 并能从焊口的外观上鉴定焊接的质量。

四、综合比较

为了体现材料差异, 方案一使用了传统的热镀锌扁钢、角钢材料, 方案二采用优化材料, 即镀铜圆钢。通过上表可看出, 方案一为常规方法, 与方案二对比投资省5万元左右, 但存在前面所提的腐蚀严重及焊接点断开等隐患;方案二虽投资稍大, 但具有优异的长期耐腐蚀稳定接地性能, 且其大电流过流性能明显强于方案一, 能较好满足“长效稳定免维护”的技术要求, 同时施工操作便捷快速。

通过技术及经济综合比较, 设计主推采用方案二, 方案一作为备选, 并通过了设计评审。

五、结语

变电站二次接地网论文篇7

电力系统接地网是维护电力系统可靠运行、保障人员和电气设备安全的重要设施[1,2]。但接地网导体的腐蚀、断裂或漏焊等故障,通常会引起或扩大事故,带来巨大的经济损失和不良的社会影响[3,4]。所有影响接地网性能的因素中,接地网导体严重腐蚀是导致交流接地网损坏的最突出技术问题[5]。接地网通常埋入地下0.6～1 m,以保证电气设备可靠接地,同时由于土壤的腐蚀性与泄漏电流的作用,接地网腐蚀、损坏现象时有发生[6,7,8]。近年来,国内外学者通过大量研究,提出了一些变电站接地网导体腐蚀诊断的方法[9,10]。文献[4]应用电网络理论和矩阵理论建立故障诊断方程,将能量最低原理、优化技术应用于接地网故障诊断;文献[11]采用在可及节点中轮换电流源激励位置和每处激励时多处测量节点电压的方法,充分利用了有限可及节点,使诊断结果更加接近实际情况。然而,由于实际中变电站接地网拓扑结构复杂,影响接地网腐蚀诊断的因素很多,接地网腐蚀诊断方法应用于实际工程仍有许多技术问题亟待解决。目前这一项工作很多学者也已经展开研究,文献[12]分析了可及节点偏移对腐蚀诊断结果的影响,对诊断结果进行了修正,提高了诊断精度;文献[13]分析了测量误差对接地网故障诊断影响;文献[14]分析了电缆沟内接地导体对于腐蚀诊断的影响;文献[15]分析了变电站内钢型构架对接地网腐蚀诊断结果的影响。

随着电力工业的飞速发展,变电站的电压等级与输送容量越来越大,而征地成本的不断增高,要求变电站用地面积越来越小,位置越来越偏远。所以,很多变电站位于地理环境恶劣、高土壤电阻率和土层结构不均匀的区域。很多时候,常规设计的接地网中接地电阻、地电位及跨步电势等无法满足规程要求,为保证电力系统安全可靠运行,电力设计人员常采用引外接地。引外接地作为一种降低接地阻抗的有效措施,在实际工程中已广泛应用[16],其特点是在离发、变电站1～2 km有较低的电阻率土壤时,可敷设引外接地,用2～3条扁钢线引出主接地网,与低电阻率区域埋设的辅助接地网相连接,形成1个并联接地系统[17]。虽然已有文献对于影响变电站接地网故障诊断因素的研究取得了诸多成果,但关于引外接地对接地网腐蚀诊断影响的研究并未提及。本文基于电网络理论与最优化技术,研究了引外接地网及引外连接导体对接地网腐蚀诊断的影响,进而优化诊断结果,使得计算结果更加贴近实际。

1 接地网故障诊断基本原理

由于土壤电导率远小于接地网水平均压导体的电导率,用直流激励测量变电站接地网接地下引线间的电位时,忽略土壤因素的影响,接地网可视为纯电阻构成的网络[18]。接地网竣工后,原始电阻值(标称值)可得,当导体出现腐蚀或发生断裂时支路电阻会增大,这样就得到2个拓扑结构相同、支路电阻不同的电阻网络。根据接地网拓扑结构图建立诊断方程,由腐蚀前后支路电阻的变化量来判断接地网腐蚀情况,如图1所示。

设接地网的节点数为n,支路数为b,可及节点数为m;定义该电阻网络的关联矩阵为A,支路阻抗矩阵为Rb,节点导纳矩阵为Yn,支路导纳矩阵为Yb,节点电压列向量为Un,支路电压矩阵为Ub,支路电流列向量为Ib,节点注入电流列向量为In。第b+1条支路连接在接地网的节点i、j上,通过1个值为I0的恒定直流电流源激励,由电网络理论可知:

式中:Rij为端口电阻;Ui、Uj分别是可及测量节点i、j相对于参考节点的电压值。当接地网发生腐蚀后,仍在其i、j节点端加电流源I0,由测量的节点电压差求出R'ij。根据特勒根定理可以推导出端口电阻变化值和支路电阻变化值的关系为:

式中:ΔRij为端口电阻增量;ΔRk为支路电阻增量;Ik与I'k(k=1,2,…,b)分别为腐蚀前后支路电流值。对于测量了m组端口电阻的网络,可以建立1个m维故障诊断方程组:

用适当的数学优化方法可以解出方程组(7)

2 无引外接地的接地网腐蚀诊断

基于电网络理论和特勒根定理建立的故障诊断方程的诊断结果受2个因子影响:1)测量的端口电阻值;2)地网的拓扑结构。本文保持主接地网拓扑结构不变,通过在ATP中模拟并计算出端口电阻,将端口数据代入MATLAB编写的诊断程序进行腐蚀诊断。

通过大量变电站实测数据得到接地网扁钢导体电阻约为0.68 mΩ/m。建立1个36节点、60支路的接地网模型,设节点36为参考节点,接地网模型如图2所示。

假设各支路长度均为10 m,则接地网的支路标称电阻值为6.8mΩ假设支路46(16-22节点对)腐蚀,支路电阻增大4倍,变为标称值的5倍。因仿真接地网为中型地网,所以初次测量采用大跨距结合不动点原则[19]。第1次测量31-1、34-1、24-1、6-1 4组节点对,进行初次诊断,诊断结果过如图3所示,其中电阻变化倍数最大的是支路58,为0.2604倍。第2次测量58支路(28-34节点对),得出支路46增大4倍。第3次加测46支路2端22-16节点对,从而确诊支路46为真实腐蚀支路,电阻增大倍数为4倍,诊断结果如图4所示。

3 引外接地对接地网腐蚀诊断的影响

变电站主接地网与引外连接导体相连,其拓扑结构会发生改变。由于许多带有引外接地的变电站建成年代较早,通常处于地形较为复杂的地区,导致地网拓扑结构极不规则,加之实际中有许多干扰因素,引外接地网的实际信息获取难度较大。假设引外接地为网状模型,各支路长度为10m,引外连接导体有2根,引外接地网支路导体与引外连接导体使用的材料与主网支路导体相同,连接示意图如图5所示。

3.1 引外接地对接地网不同腐蚀支路诊断结果影响

依次模拟距引外连接点不同距离的接地网支路腐蚀,设置腐蚀支路电阻均增大4倍,变为标称值的5倍,引外连接导体长度为2 000 m。首先模拟距离引外连接点5个网格5D(将单位网格长度设为1D)处于地网边缘的支路43(13-19节点对)腐蚀;其次模拟距离引外连接点2D的支路46腐蚀腐蚀;最后模拟与引外连接线直接相连的支路48(18-24节点对)腐蚀。通过ATP分别进行3次模拟带引外接地的接地网腐蚀诊断,与无引外接地的接地网腐蚀诊断结果对比,在设置的精度及迭代次数下,得出的诊断结果如表1所示。

由表1可知,当引外距离为2 000m时,由于引外连接导体电阻较大,引外接地对接地网不同腐蚀支路的诊断结果影响均很小,对于初次诊断与最终诊断的结果影响比例均小于2%,所以引外接地的存在基本不影响接地网腐蚀支路的诊断。相对地,与引外连接导体直接相连的支路比距离较远的支路的诊断结果所受影响略大。

3.2 引外距离对接地网腐蚀诊断的影响

由3.1节知,引外接地对于距离较远的支路影响很小,为了比较不同距离引外接地对于主接地网腐蚀诊断的影响,选取了2 km、1 km、500 m和50 m 4种引外距离,其中50m是本文研究引外距离对直接相连的支路的诊断影响所做的假设,实际工程中并不存在。设置支路48腐蚀,初次测量的4组节点对不变,所计算得出的端口电阻变化数据如图6所示。

由图6可知,引外连接导体电阻随着引外距离的减小而减小,使得计算出的端口电阻减小,引外距离大于500 m时,其电阻仍然远大于支路导体电阻,端口电阻值减少很慢。当引外距离为50 m时,引外连接导体电阻与支路导体电阻相近使的端口电阻值下降幅度变大,对于端口电阻值的影响增大。对接地网初次诊断结果如表2所示。

由表2可知,不同引外距离对直接相连的接地支路导体腐蚀诊断影响差别较大,引外导体距离越小对诊断的影响越大。对于初次诊断出电阻变化倍数最大的腐蚀支路20(23-24节点对)最大影响达到-19.4%,降低了与之直接相连腐蚀支路诊断准确度而使得诊断出的支路导体电阻增大倍数降低。

3.3 引外接地网故障对接地网腐蚀诊断影响

引外接地网通常埋设在主接地网周围有明显的低电阻率土壤的地区中,通常自然低土壤电阻率的地区土壤通常较为湿润且腐蚀性较强,而引外接地网的检查及更换周期较长,所以引外接地网导体故障普遍存在。本文分别模拟引外接地网中部分导体断裂、部分导体腐蚀和二者同时存在3种情形,引外距离均取2 000 m。情形1中设置引外接地网中心的4根导体断裂,情形2中设置引外接地网各边缘中间的4根导体腐蚀,其电阻增大4倍。以直接相连的48支路腐蚀进行仿真,得出的端口电阻结果如表3所示。

由表3可知,引外接地网支路导体故障对于端口电阻几乎无影响,将表3中数据代入诊断程序后得出引外接地网支路故障对接地网腐蚀诊断结果基本无影响。值得注意的是,引外接地网部分导体的腐蚀和断裂虽然不会对主网腐蚀诊断造成影响,但会使接地网安全性能下降,具有潜在的安全隐患。

4 结论

(1)引外距离较远的引外接地网对主接地网的腐蚀诊断影响很小。

(2)引外距离较近时,对于与之直接相连的支路腐蚀诊断影响较大,降低了诊断的准确度而使诊断得到的支路腐蚀程度降低。当腐蚀支路距离引外连接点较远时,对接地网腐蚀诊断的影响很小。

变电站主接地网设计研究篇8

1.1 设计要点

(1) 主接地网的面积决定了其接地电阻的大小, 在地网上增设2~3m的垂直接地极对于减小接地电阻的意义并不大。垂直接地极可设在避雷器或避雷针等处以加强雷电流的集中散流效果。在地网的中间或外缘增设几个垂直接地极也可起到稳定地网的作用。

(2) 接地电阻在接地网孔数超过16个后减小的很少, 即使是大型的主接地网, 其接地网孔个数也不宜超过32个。最大接触系数并不会一直随着均压带根数的增加而减小, 有研究表明0.1~0.15是最大接触系数减小的极限值。

(3) 接地电阻在接地网的埋深达一定值时减小的很少, 所以埋深一般取0.6~0.8m。

(4) 如果土壤的电阻率过高, 对于小面积接地网可以采用置换法或化学方法进行改善以有效减小接触电阻, 但难以有效减小接地电阻。

(5) 接地网采用圆弧形四角能够显著地降低接地网外直角处的跨步电势。

1.2 常用措施

(1) 接地网的电位可以采取不等间距布置的方式来进行均衡。

(2) 长接地极的埋设可以利用地质钻孔来有效降低造价。

(3) 可以综合采用降阻剂和置换土的方式来降低土壤电阻率。

(4) 在长垂直接地极加降阻剂, 并充分利用地下水的降阻作用。

(5) 引外接地体。

(6) 在变电站围墙内采用超深井接地。

1.3 接地网防腐蚀技术

接地网防腐蚀是接地网设计的重要内容之一, 当前所常用的接地网防腐蚀措施主要有将接地体截面积增大、以镀锌或镀铜的方式保护接地极、接地体采用耐腐蚀的金属、采用导电涂料和牺牲阳极保护等。此外, 接地体的形状也会影响到接地网的抗腐蚀性能。例如, 东北地区变电站通常采用25mm圆钢作为水平接地体, 相对于其他地区所大量采用的扁钢, 由于接触土壤的面积更小, 所以具有更好的抗腐蚀性。特别值得注意的是, 铜、钢2种金属所组成的复合接地网会发生电化学腐蚀。另外还有镀锌钢, 如果施工过程中破坏了镀锌层, 就一定要及时对其进行修补, 否则也会导致接地网的电化学腐蚀[1]。

2 变电站主接地网设计需要注意的问题

2.1 短路电流的计算

在接地网设计中短路电流计算主要是计算最大接地短路电流Imax和入地短路电流I。其中, 接地引下线和水平接地极截面是根据Imax来进行选择的, 而发生接地故障时变电站地电位升高、接触电位差和跨步电位差是根据I来进行计算的。根据相关电力规范, 在得到变电站中性点的回流以及避雷线的分流系数的条件下可以由Imax求出I。通常情况下, I的值在考虑回流以及分流后会比Imax小得多。如果变电站中性点回流和避雷线分流系数计算不合理, 那么变电站主接地网的设计结果也必然是不科学和不合理的。特别是避雷线的分流系数, 如果能对变电站的出线避雷线进行优化, 那么将会得到更为合理的接地网设计结果[2]。

2.2 主接地网接地材料的选择

主接地网的接地材料一般有钢和铜2种, 以往变电站的接地材料主要采用钢, 但现在一些新建变电站, 特别是GIS变电站开始越来越多地采用铜作为接地材料[3]。

(1) 需要注意的是, 铜接地网会对周边建筑物的钢筋混凝土基础有一个阳极腐蚀效果。由于变电站中各种构筑物和建筑的基础中大量使用钢筋, 当采用铜材接地网, 接地网将与基础中的钢材发生电化学反应, 进而导致钢筋混凝土基础被腐蚀, 所以必须采取一些代价较高的保护措施。

(2) 铜材对降低接地电阻并无特别优势。根据接地电阻的原理, 其大小主要是由土壤电阻率、接地网面积、接地极的布置方案所决定, 与接地材料的关系并不大。所以使用铜材作为接地材料并不能有效降低接地电阻, 其主要优点在于铜接地网没有钢接地网那么严重的不等电位问题。

(3) 在碱性或中性土壤环境中, 铜材的抗腐蚀能力是钢的10倍, 是镀锌钢的3倍。但在酸性土壤环境中, 铜材的抗腐蚀能力并不比镀锌钢更具优势。电解腐蚀试验证明, 在酸性土壤环境中, 铜也会被腐蚀, 而且其腐蚀速度与镀锌钢相当。因此, 在进行变电站主接地网设计时, 设计人员一定要谨慎选择接地材料。

2.3 高土壤电阻率地区的降阻

对于高土壤电阻率问题, 在进行主接地网设计时, 必须结合站址的实际情况来采取有效的降阻措施[4]。

(1) 作为降阻的一个常用措施, 打接地深井是否能够有效降阻其实与站址地下的地质条件有很大关系。当地下深处有较低电阻率的土壤或有较高的地下水位时, 打接地深井会取得良好的降阻效果;但如果地下深处的土壤电阻率没有降低甚至比表层还要高, 又缺乏较高的地下水位, 那么打接地深井就难以取得理想的降阻效果, 还会因为过高的造价而得不偿失。因此, 若要采用打接地深井的降阻方式, 设计人员就一定要事先掌握好站址地下深处的地质条件和土壤情况, 切忌不经过现场勘察就轻易选择设计方案。

(2) 降阻剂虽然可以有效地降低接地网的接地电阻, 但其一般都具有一定的使用年限, 一旦超出使用年限, 那么接地电阻又将升高。特别是一些化学降阻剂具有极强的腐蚀性, 在添加到土壤中后, 不仅会带来污染, 还会加速接地导体的腐蚀过程, 所以要慎重使用降阻剂。

2.4 水平接地极的埋设深度

在冰冻季节, 变电站主接地网的安全可能会受到一定影响。为减小接地网受到的影响, 目前常用的做法是在冻土层以下敷设水平接地网, 这样接地网受冻土层的影响就很小。对于有数米深冻土层的特殊工程, 可以将垂直接地极的根数适当增加, 并在冻土层以下埋设, 这样会降低水平接地极的敷设深度, 从而大大降低施工的难度, 取得很好的效果。简而言之, 水平接地网的埋设要结合变电站工程的实际情况, 在经过严密的技术、经济比较后方可最终确定。

3 变电站主接地网设计实例分析

某220kV变电站位于郊区, 采用全户外常规设备布置型式, 占地面积约22 000m2, 为开挖山头平整场地建设, 测得土壤电阻率约600Ω·m。站址三侧均为石山, 仅南侧有一片洪水冲积洼地。设计要求变电站的接地电阻小于0.5Ω。主接地网原设计方案为在变电站四周做一圈主接地网, 并将其与变电站内各层的接地带相连, 再在外围制作8口深井作为垂直接地极。接地深井深30m, 把24mm的钢管放入钻孔后加入降阻剂, 随后将这8个深井相连并连接至主接地网, 计算接地电阻结果为0.43Ω。但在实际施工过程中, 发现钻第一口深井时并未发现地下水, 且施工难度较大, 完成8口深井造价会很高, 且效果无法估计。经再次现场勘察后发现, 站址南侧洼地大部分时间土壤较潮湿, 经测得土壤电阻率为100Ω·m, 且地上水位较浅, 因此临时更改方案在变电站南侧洼地打3口斜井, 斜井深2.3m, 长150m, 内置20mm镀锌圆钢并灌入降阻剂, 斜井首端与变电站主接地网连接, 末端相互连通。主接地网建成后经实测, 接地电阻仅为0.48Ω, 满足要求, 取得极为理想的接地效果。

4 结语

变电站主接地网的设计对于确保变电站建成投运后的安全、稳定、可靠和经济运行极为关键。而接地设计可以采取的方法和措施多种多样, 在主接地网的具体设计过程中, 设计人员必须充分勘察站址, 结合工程的实际情况, 有针对性地采取科学、合理的设计方法和处理措施, 以取得最佳设计方案。

参考文献

[1]姚晓健, 洪炜宁, 张劲松, 等.变电站接地网设计及有关问题探讨[J].广东水利水电, 2006 (4) :81~83

[2]石改萍.变电站接地设计探讨[J].山西电力, 2006 (4) :19~21

[3]方静, 陈海焱.变电站接地的现状及相关设计技术的探讨[J].华东电力, 2009 (12) :51~56

浅谈变电站接地网大修篇9

运行年久的变电站接地网, 由于接地扁钢锈蚀使得地网的接地阻抗变大、变电设备的接地导通性能变差, 严重影响变电站的安全运行。如何在变电站不停电的情况下, 进行有效的地网大修, 提高地网的使用寿命, 在安全、技术、组织方案提出了较高的要求。

本文以一个220k V户外变电站为例对做些经验总结。该220k V变电站1997年投运, 南北长176m, 东西宽158m;变电站东侧为220k V开关站共有10个间隔;西侧为110k V开关站有15个间隔, 生产附属楼、两台主变、主控楼及10k V开关室位于中部。开关站内除巡视道路外采用草皮进行绿化。2008年接地开挖检查, 发现该变电站地网锈蚀、接地电阻偏高, 接地扁钢在二期施工中发现过于稀疏, 不利于散流, 故对其进行改造。

一、拟定技术原则

根据《交流电气装置的接地设计规范》及电力行业相关标准, 通过计算确定变电站内接地扁钢按6×6m的方格进行开挖布置, 接地扁钢截面按15年远期短路电流及地网使用30年的要求进行核算, 采用60×6mm的扁钢。扁钢的敷设深度采用0.8m, 在变压器、避雷器、CT、PT周围增设垂直接地极。地网开挖过程中遇老旧扁钢应与新敷设的扁钢进行焊接。开挖过程中遇土质较差的, 采用更换回填土进行降阻的措施。

二、合理制定施工方案

现场人员的多少关系到施工进度, 人员多, 施工速度快, 但安全上较难于把控;人员少施工速度较慢, 但安全上较易管理把控。根据施工季节特点和变电站施工区域大小以及是否采取分区片施工, 再结合变电站近期的有无其它工作情况合理制定工期, 进而制定施工人员的数量是一个较好的思路。

地网施工期间, 虽无其它重要检修项目, 但该变电站做为一个示范变电站, 经常有领导参观检查。为确保变电站的整洁美观, 现场不宜全面铺开进行了施工。根据变电站的布置特点, 拟采取分区域分片施工, 将整个项目分作3个区域, 即220k V、110k V和主控楼10k V开关室三个区域, 每个区域根据现场再分为若干施工段, 其中220k V区域设3个施工段, 110k V区域设3个施工段, 主控楼电容器室区域设2个施工段。按6m间距的技术要求, 220k V开关站南北向接地扁钢需敷设10道, 东西向需敷设28道;110k V开关站南北向敷设7道, 东西向敷设16道;生产附属楼、主控楼、10k V开关室、#1、#2主变、站内避雷针周边等沿建筑物外沿先行敷设, 中间再按6×6m的规格增补敷设。

经与运行部门协商、分管生产领导确认该工程施工工期控制在50天以内, 具体安排:220k V区域20天, 110k V区域20天, 主控楼电容器室区域10天。

拟采用的施工顺序为:220k V区域先施工, 其次为110k V区域, 最后为主控楼、10k V开关室室区域。每个施工区域的一个施工段完成后进行下一个施工的作业。一个施工区域结束后进行下一个施工区域的施工。

施工过程中采取流水作业方式:因该变电站的施工作业面很大, 故考虑采取各个工种进行流水作业。具体施工顺序如下:

土方工开挖接地沟→焊工进行接地体敷设、焊接, 同时土方工开挖下一施工段接地沟→焊工完成一施工段的敷设、焊接后由土方工进行回填, 同时焊工进行下一施工段的接地体的敷设、焊接→土方工进行再下一施工段接地沟开挖。如此循环至工程结束。

根据以上的工期方案论证, 确定安排现场施工人员情况如下:

现场工作负责人:1名, 负责现场施工的组织和实施, 以及对施工现场的安全及工程质量全权负责

现场安全员:2名, 负责对现场作业人员的施工行为进行监督, 及时发现安全隐患, 制止违章行为发生

现场工人:土石方工12名, 焊工2名, 在工作负责人的安排及现场安全员的监督下进行施工作业, 做到安全施工, 施工质量符合规范规定。

三、地网大修过程中施工质量的控制

1接地沟的开挖

沟开挖的深度影响接地扁钢的埋深, 要求沟开挖的深度比埋深0.8m略深约0.08m, 宽度应能满足挖深要求;对于遇接地主扁钢需在沟内进行焊接或扁钢与垂直接地极焊接处, 应开挖出人能够站在沟内进行焊接的坑位, 利于焊接, 确保焊接质量。对于接地主干线扁钢横穿电缆沟时, 采取在电缆沟两侧挖深坑, 从电缆沟底部, 用铁锤敲入角钢的方法进行贯穿。

2接地扁钢的焊接与防腐

焊接与防腐质量影响接地网的使用寿命。按国家标准, 接地扁钢搭接焊其搭接长度不小于宽度的2倍, 且至少3个棱边焊接, 并对焊缝及焊缝外100mm进行防腐处理。但实际运行情况来看, 3个棱边焊接后涂覆沥青, 焊口的内侧无法有效防腐。为了解决该问题, 实践中要求采用4个棱边焊, 焊接后涂覆沥青, 对整个焊口进行封闭。具体措施:能事先在沟外进行焊接的先行焊接;对于只能在沟内焊接的, 接地主扁钢在沟内立放, 焊接时, 先焊顶面与两头垂直面, 对于下沿面, 则在下沿面增设一片平放的与焊缝等长的扁钢 (该片扁钢与接头形成“⊥”形) , 在该扁钢与竖立扁钢两侧的接触面进行两道焊接, 从而封闭整个焊口。当遇到扁钢相互搭接焊为垂直时 (如接地引下线与主接地扁钢搭接焊等) 为解决搭接长度, 拟事先采用与扁钢等厚度的钢板割出宽度为扁钢宽度, 边长为三倍扁钢宽度的“L”形等边铁件, 焊接时在两扁钢间增设该铁件进行焊接以补搭接长度的不足。焊后, 应及时除渣, 涂覆沥青防腐处理。

3垂直接地极的安装

在故障电流集中的变压器中性点、避雷器、避雷针 (线) 附近, 应采取加装集中接地装置, 以利于迅速疏散电流。在靠近设备的地方, 由于抡锤需与带电设备保持一定的安全距离, 垂直接地极的长度可由原来的2.5m适当减短, 但不小于1.5m, 并适当增加垂直接地极的根数, 垂直接地极的间距保持在其长度的2倍以上。

4重要设备双接地引下线

对于带有二次设备以及重要的设备 (如电压互感器、电流互感器、主变中性点、开关、避雷器) 采用双接地引下线, 两根接地引下线应连接到主地网纵横交叉的两根不同扁钢上, 以确保设备可靠接地。

5不良土壤的更换

在接地沟开挖后发现土质不良, 土壤电阻率偏高, 要解决如何降低土壤电阻率问题。实践中将接地沟再挖深0.10-0.20m, 采用土壤电阻率较低的优质黑土 (菜园黑土、山地腐质土) 、黏土、黄土 (土壤电阻率从低到高依次为黑土、黏土、黄土) 进行回埋夯实, 在再其上敷设接地扁钢, 然后再回填优质土壤0.3-0.4m并进行夯实, 最上层才采用较好的原土进行回填, 对于碎石、杂物等禁止回填。

四、地网大修过程中的安全控制1施工安全间距控制

施工过程中必须严格遵守有关规程和规范。开工前, 施工负责人组织全体人员熟悉图纸、资料, 根据现场情况在重点部位、设备及危险点设置围栏和警示标志, 材料及长的工器具应放倒水平搬运, 每天进场工作前, 向每位工作人员说明工作位置的安全注意事项, 安全距离, 施工技术要求等。

110k V、220k V的户外变电设备支架矮的离地面为2.5m;在接地扁钢沟开挖、回填、打接地桩施工过程中, 锄头、锤子与电气设备应保持足够的安全距离。打接地极前应先确认地下无管线后进行, 对于与设备较近的接地极在设计人员确认的情况下, 可适当减少长度。

2接地扁钢敷设路径的现场认证。在6×6m网格的框架下, 工程项目负责人施工前会同设计人员、运行人员现场、施工人员进行现场认证, 确定需开挖路径的地下管线情况, 合理避开变电站内的供水管、控制电缆等物件, 严防误挖电缆事件发生;对站内主要水泥路面开挖前应用切割机切开路面需开挖部份, 并采取适当放宽间距的措施, 以减少水泥路面切割。路径在认证后及时用白灰划线放样。

3施工电源的接取。施工时分别从110k V I、II段开关站、220k V I、II段开关站检修电源箱接取, 并根据设施工要求2-4个移动电源箱, 电源箱内配漏电保护器, 使用时电源箱外壳应有可靠接地。

五、做好文明施工

接地沟开挖前应先确定放置泥土的位置, 一个片区可以确定若干个放置点, 放置点应铺篷布, 四周用重物固定, 保持现场整洁。无用的杂物 (水泥路面破除的水泥渣) 应及时清除堆放在站外。

早期的变电站用人工种植草皮进行绿化, 如何尽快的恢复植被, 是个需要解决的问题。接地沟开挖时, 应先将草皮连根带土铲起, 有次序地放在篷布上, 并不定时进行浇水, 确保土壤湿润。在接地沟回填的最后一道工序时, 将其填回, 以进行恢复。

结语

该变电站地网大修, 由于精心策划, 严密施工, 比原来预期的工期提前并且安全圆满地完成了大修任务, 接地电阻等各项指标达到了预期的目标;在施工过程中变电站始终保持干净整洁的美好形象, 施工后绿化恢复及时;为今后变电站地网改造提供了很好的借鉴经验。

摘要：老旧变电站地网大修一般不能停电, 通过分片区施工、增加监护人, 适当控制垂直接地极的长度, 合理规划水泥路面切割, 做好开挖土的堆放以及草坪植被的回植实现安全文明施工。在技术上通过合理的接地沟开挖, 确保焊接质量;对接地主扁钢接头进行四条棱边封闭焊来提高焊接处的防腐能力、垂直接头处增设L形铁件, 确保焊接长度;在故障电流集中的变压器中性点、避雷器、避雷针 (线) 附近, 采取加装集中接地装置, 以利于迅速疏散电流;对于带有二次设备以及重要的设备采用双接地引下线, 确保设备可靠接地;通过换土降低土壤电阻率, 以降低接地电阻。

关键词：变电站,地网,方案,质量,安全,文明,施工

参考文献

[1]GB 50269—2006, 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[S].

[2]GB/T 50065—2011, 交流电气装置的接地设计规范[S].

大型水电站接地网接地电阻测试篇10

1 电站接地网

锦屏一级水电站大坝为305 m高的混凝土双曲拱坝, 总装机容量6×600 MW, 年平均发电量166.2 k W·h。电站出线电压等级为500 k V, 出线回路数4回, 其中3回出线至锦屏500 k V换流站 (到锦屏换流站的直线距离约为81 km) , 预留1回。发电机-变压器组采用单元接线, 500 k V侧采用4/3和双断路器的混合接线方式, 经过550 k V GIL引出至地面。

电站利用雅砻江水、坝前区、大坝迎水面和两岸边坡的低土壤电阻率区域, 综合运用均压、散流、分流和隔离等措施, 降低电站全网接地电阻。锦屏一级水电站接地系统按工程区域可分为引水发电系统和大坝两大接地系统。

(1) 电站进水口接地网通过引水钢管与地下厂房接地网连接, 通过坝前水下接地网与大坝接地网连接。

(2) 主厂房接地网通过母线洞接地网与主变压器室及500 k V GIS洞室接地网连接;通过机组尾水管与尾水调压室接地网连接;通过排风洞与坝后水下接地网连接。

(3) 500 k V GIS接地铜网及主变压器室接地网通过550k V GIL出线洞接地网与地面出线场接地网连接;出线场通过电缆沟与大坝接地网连接。

主厂房、主变洞和尾水调压室三者之间通过母线洞、交通洞和尾水洞等接地导体相互连接, 各部分接地网多重互连。在500 k V GIS开关站、出线场等处设置均压网以减少接触电势和跨步电势, 电气二次采用等电位网, 以减少二次回路干扰。通过各分网的可靠连接, 形成了一个安全有效的接地网。

2 试验原理

接地阻抗是当电流由接地体注入土壤时, 土壤中呈现的阻抗, 包括了接地体与设备间的连线、接地体本身和接地体与土壤间阻抗的总和。其值等于接地网对大地零电位点的电压和流经接地网电流的比值[3]。

被测电站土壤电阻率因测量深度和测量位置不同而不同, 且接地体的深度和结构也不规则。为简化计算, 考虑土壤电阻率为等值均匀分布, 接地体为半球形, 地中电位分布如图1所示。

如不考虑大地回流的影响, 则当一定电流经接地体流入大地时, 接地体的电位即为接地体与无穷远零位面之间的电位差。在接地体周围的电流密度大, 致使电压梯度大。而电流密度的大小与距接地体距离的平方成反比, 因此在一定范围外, 电流密度趋于零, 该处可视作大地的零电位。

三极法测量接地阻抗试验原理如图2所示。三极法是在接地装置较远处打上电流极, 在固定零区内打上电位极, 用补偿法可推导, 零区在接地网与电流极之间距离的0.618倍处[4]。图2中, G为被试接地装置;P为电位极;C为电流极;dPG为电位极与被试接地装置边缘的距离;dGC为电流极与被试接地装置边缘的距离;dPC为电流极与电位极间的距离。

采用三极法的电极直线布置法, 即被试接地装置、电位极、电流极位于一条直线上, 即dPG+dPC=dGC, 电位分布如图3所示, D为被试接地装置最大对角线长度。

dCG取接地网最大对角线长度D的4~5倍;dPG通常为 (0.5~0.6) dCG, 电位极P在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次, 每次移动的距离为dCG的5%左右, 当三次测试的结果误差在5%以内, 则证明电位极的位置已在零电位平台区[3]。此时, 取其三点处电压表的算术平均值计算接地网的接地阻抗。

3 电站接地电阻测量

锦屏一级电站接地阻抗测试采用电压、电流和功率表法。变频电源为F450 k VA, 测试范围为0~400 V、0~1 250 A, 电源经隔离变压器供电, 频率在40 Hz~60 Hz范围, 异于工频又尽量接近工频。电流极、电压极布置如图4所示。其中:A为接地装置 (锦屏一级水电站) ;B为电压极;C为电流极 (大沱35 k V变电站) 。锦屏西110 k V变电站至印坝子35 k V变电站的“锦-印Ⅰ线”, 和印坝子35 k V变电站至大沱35 k V变电站间的“印-沱Ⅱ线”架空线作为电流线, 现场施放同轴电缆作为电位线, 并在现场敷设电压极。

注:角度以锦屏一级水电站为原点, 正北方向为0°。

即dPG约为6.7 km;dCG约为11.0 km;电流极与电压极间的夹角θ约为0°。锦屏一级水电站的接地网最大对角线长度D约为2 km。dCG满足为 (4~5) D的要求。

在大坝蓄水前、蓄水后, 对电站接地网进行了两次接地电阻测试。蓄水后测试时, 坝前水位为1 719.74 m, 蓄水高度约139.5 m, 电站500 k V系统还未投入运行。测试数据见表2。

Z'为接地阻抗, Ω;Rg为接地电阻, Ω;Lg为接地阻抗中的电感量, H。利用式 (1) 与多次测得的数据, 可计算得到Rg和Lg值, 由此求得Z'值。

根据式 (2) 对测试数据进行修正计算。蓄水前接地网工频接地阻抗为0.435Ω, 其中电阻为0.427Ω;蓄水后工频接地阻抗约为0.424Ω, 其中电阻为0.400Ω。向地网中注入50 A电流, 测试跨步电位差和接触电位差。测得锦屏一级水电站最大实际跨步电位差为16.24 V, 最大实际接触电位差为6.81 V。

根据继电保护定值、锦屏一级水电站投运初期及远期系统归算到500 k V侧的系统阻抗、出线避雷线相关参数进行计算, 投运初期流经接地装置的最大入地短路电流为8.16 k A, 电站允许接地电阻应不大于0.612Ω;远期流经接地装置的最大入地短路电流为8.48 k A, 电站允许接地电阻应不大于0.589Ω。当人脚站立处地表面土壤电阻率为1 500Ω·m时, 允许接触电位差应不大于678 V, 允许跨步电位差应不大于1 935 V。本次试验结果均符合规程规定及设计要求。

4 结语

(1) 锦屏一级水电站接地网接地电阻0.400Ω, 小于设计值0.612Ω, 满足文献[5]规定的Z≤0.5Ω。测试方法有效, 试验结果可靠, 符合电厂的安全运行要求。随着电站蓄水的增加, 接地电阻值还可能降低。

(2) 锦屏一级水电站地处高山峡谷中, 河流的堤岸非常陡峭, 受地形影响, 采用电极直线布置法测量其接地电阻值。电极三角形布置法有引线互感小、受土壤电阻率不均匀影响小等优点, 条件允许的情况下, 可采用三角形布置法或其他方法更精确的测量, 并进行比较。

(3) 电站周围有多回35 k V、110 k V交流输电线路, 运行中的交流线路不平衡负荷引起周围变电站的零序电流对地电位的影响。测试时, 停运了周围的输电线路, 选择现场敷设同轴电缆线作为测量电压线, 减少干扰及线路间互感带来的影响;采用异频电源, 增大测试电流, 减小误差。

(4) 选用好的接地材料, 利用众多的水下钢筋网和自然接地体进行接地;充分利用水下水工建筑物中自然接地网的有效面积, 能有效降低电站接地网接地电阻值。

(5) 定期检查接地引下线的导通性能, 应无开断、松脱或蚀锈等现象。在有大入地电流的接地点附近, 如主变压器中性点、避雷线引下接地处及避雷器接地处, 加设集中接地设施。应按照规程要求, 定期测量接地网的接地电阻值, 以评价接地网的健康状况及安全性。

摘要：锦屏一级水电站地处高土壤电阻率地区, 其接地网设计能否满足运行要求, 是关系到电站安全运行的重大问题。在大坝蓄水前、蓄水后及机组投运前, 对电站接地网的接地电阻进行了测量, 其结果满足要求。同时为山区大型水电站接地网的接地电阻测试提供参考。

关键词：锦屏一级水电站,接地电阻,接地网,测试

参考文献

[1]何金良, 曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社, 2007.

[2]DL/T 5091-1999.水力发电厂接地设计技术导则[S].

[3]DL/T 475-2006.接地装置特性参数测量导则[S].