35kV變電站的接地系統設計與施工問題研究

盧和珉

摘要: 目前，國內外已經出現不少由于電氣接地不良而引起的事故，造成電力系統的大面積停運并損壞設備現象，造成較大經濟損失。本文對35KV變電站電氣接地相關技術及改進措施進行分析與闡述，對維護電力系統的穩定運行具有參考價值。

關鍵詞:35kV、變電站、接地系統設計、施工

安全問題一直是電站施工過程的重要問題,導致這些安全隱患的主要原因是由于變電站系統存在著各種不足,又因變電站接地類型復雜多變,更加大了施工的危險性。設計人員在設計變電站接地系統時,需將安全、科學、可行等方面考慮在內,確保施工能夠安全順利的展開。

1 35KV變電站電氣接地概述

1.1 電氣接地技術

接地網主要指用于變電站防雷保護及交直流運轉的重要設備，能夠對電力系統的安全、有效運行起到重要作用。但是由于接地網是隱形工程，因此在過去的電力施工中容易被忽視，很多變電站施工過程中僅關注接地電阻的最終測量結果，而對設計過程概不關心。隨著電力系統中電壓等級的不斷升高和容量的增加，時常發生由于接地不良而造成的事故及事故擴大問題。因此，電氣接地問題越來越重要，而電氣接地實際上就是防止變電站發生接地短路故障時，故障點的接地電位隨之升高。

變電站進行電氣接地處理，主要是為了保障人身及設備安全，而電氣接地技術中最關鍵的環節并不是電阻，而是電位。因此，接地電阻雖然可以作為判斷地網是否合格的依據，但并不是唯一的。隨著變電站電力容量的不斷提高，單相短路電流也不斷提高。在正常作業的接地系統中，雖然單相接地情況下產生的短路電流超過4kA，但是基本難以保證達到0.5Ω的標準?？梢?，目前我國電氣接地技術主要以安全為出發點，在任何情況下，必須對接地電網的接觸電勢和跨步電壓引起必要的重視，在需要的情況下還要采取隔離措施以預防高電壓。這種方法在我國目前變電站電氣接地設計中應用最為普遍。

1.2 電氣接地設計的原則

在我國變電站中，各級電壓母線在出現接地故障時，其電流越來越大，很難滿足設計中要求的R≤2000/I標準。在現有標準中，與原接地規程有一個較明顯的區別，就是不再要求接地電阻值必須達到0.5Ω，而是將標準放寬至5Ω，但這并不是說所有的電阻都可以采用5Ω，而將接地電阻標準放寬需要在避免由于轉移電位而造成的危害的情況下，采取隔離措施。出于短路電流非周期性的分量影響考慮，如果接地電位持續呈上升趨勢，那么3～10 kV的避雷器不應該有所動作，或者發生動作后不會發生損害，就需要進行均壓處理，并計算出接觸電位差及跨步電位差是否符合要求，竣工后還需對電位分布曲線進行測量與繪測。在對變電站的接地網進行設計時，應注意符合以下原則：一是選擇地基鋼筋及自然金屬接地物作統一連接；二是盡量用自然接地物作為基礎，再加入人工接地體作補充，選用閉合環形的外觀；三是選擇統一的接地網及一點接地的方式。

2主接地網的設計與施工

變電站都經填高處理,可避免外水倒灌和洪水危害,用廢渣當填土可降低造價,但土壤電阻率比較高,約400Ω?m,不利于接地。這就要求主接地網兩敷設于原土層中;填土層較高不但會使接地引下線過長,增加引下線的電阻,也給施工敷設、運行查找接地網帶來困難。筆者認為,如果將填土層控制在1m內能夠把主接地網敷設在原土層下0.2m,深埋深度約為1.2m。這樣就有利于施工和運行中進行檢查,當填土層超過1m,主接地網敷設深度為填土層0.8m以下。需要注意的是水平接地體的周圍應采用電阻率良好的土壤材料或降阻劑進行填充,必要時設置接地深井。

3 戶內接地網設計與施工

戶內設置接地網應在戶內設備區四周設置環形接地網、接地干線和均壓帶,以方便各電氣設備能就近接地,該措施是保證戶內設備接地的重要環節。環形接地網常規間隔為5～8m,通常多點與戶外接地網相連。有些設計圖容易留下接地隱患,該方法只是將水平接地體在屋外圍成一圈,缺少無進入戶內表。由于接地施工的隱蔽性使得漏接不易發現,而水平接地體能穿入戶內,水平接地體的間距≥5m,這樣可保證戶內、外接地網的連接,減少建筑施工過程中的麻煩。鐵附件常為#8或#10槽鋼,土建預埋鐵附件截面大大滿足短路電流的熱穩定校驗,因此能夠作為接地干線。但在接地過程中必須注意:需要在此復焊一塊100mm長的接地扁鋼以保證槽鋼接頭處的通流;此槽鋼需多點與環形接地網連接以保證流過槽鋼的電流盡可能地分流。

4接地材料的選擇

選擇接地材料時需要綜合考慮,鋼材是最為常見的接地材料。短路電流過大時,變電所需降低施工難度,此時可選擇銅接地。腐蝕方面應該根據土壤的具體環境決定材料。從部分投運時間長達10a的接地網來看,部分鋼材完好如初,只是在焊接處和距空氣接近處出現了銹蝕;少數銹蝕較為嚴重。這就提醒公用工程設計(Public Utilities Design)設計者在設計時需考慮到腐蝕情況,根據當地實際的腐蝕數據進行材料設計。筆者認為地方相關部門需要對材料生產進行調查研究,總結出科學實際的資料提供給施工單位的設計者,以做好抗腐蝕預防工作。筆者總結出下列幾點:①加大截面:不適合運用與腐蝕嚴重的地區不,這是因為截面過大會給施工帶來阻礙。②鍍鋅:主要用于腐蝕一般的地區。不適合在重鹽堿地區使用,例如:沿海地區、化工廠等。③防腐涂料:施工過程工藝簡單,且材料價格不高。但是防腐材料作用的持續時問較短,使用壽命周期短。因而,使用效果不是很理想。

5 結語

綜上所言,35kV變電站接地系統設計及施工過程中需要結合各種不同的接地情況進行選擇,綜合考慮到實際的施工要素和方案的可行性,避免出現強、弱電混亂接地的情況,需使用等電位、均壓等方式來科學地組成接地網。

參考文獻:

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