淺談某國(guó)際水電項(xiàng)目接地系統(tǒng)中接地電纜截面選擇分析

江懷

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)國(guó)際工程有限公司，北京 100020）

0.概述

接地系統(tǒng)主要為保護(hù)個(gè)人及設(shè)備在各種情況下不會(huì)遭到危險(xiǎn)電位的威脅。本項(xiàng)目在廠房、尾水、進(jìn)水口、溢洪道、開(kāi)關(guān)站、大壩等區(qū)域的構(gòu)筑物下均設(shè)置銅絞線接地網(wǎng)，并且所有區(qū)域的接地網(wǎng)將互相連接并形成一個(gè)有效的接地總網(wǎng)[1]。所有機(jī)電設(shè)備、防雷裝置、以及其他金屬構(gòu)件均通過(guò)銅導(dǎo)體連接至此接地系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)將充分利用水工建筑物內(nèi)的鋼構(gòu)件[2]。所有人能達(dá)到的區(qū)域的接觸電勢(shì)及跨步電勢(shì)應(yīng)能滿足IEEE Std 80-2000 規(guī)范[3]規(guī)定的安全性要求。

電氣裝置和設(shè)施的下列金屬部分，均可靠接地：（1）有效接地系統(tǒng)中變壓器的中性點(diǎn)；（2）電機(jī)、變壓器和高壓電器等的底座和外殼；（3）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)柜外殼、發(fā)電機(jī)出線柜和封閉母線的外殼；（4）配電、控制、保護(hù)用的屏（柜、箱）及操作臺(tái)等的金屬框架；（5）箱式變電站的金屬箱體等；（6）各種電纜金屬支架等；（7）屋內(nèi)外配電裝置的金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土構(gòu)架；（8）金屬軌道、圍欄、爬梯等；（9）電力電纜接線盒的外殼，電力電纜的金屬護(hù)套或屏蔽層，穿線的鋼管和電纜橋架等；（10）裝有地線的架空線路桿塔；（11）附屬于高壓電氣裝置的互感器的二次繞組和鎧裝控制電纜的外皮；（12）避雷裝置；（13）其他需要接地的金屬構(gòu)件。

1.接地電纜截面計(jì)算

1.1 接地故障電流

根據(jù)水電站500kV 側(cè)短路電流計(jì)算結(jié)果，單相接地總故障電流為18.073kA，其中由水電站6 臺(tái)發(fā)電機(jī)提供共0.377+0.383×6=1.909kA，由系統(tǒng)提供18.073-1.909=16.164kA。（這里不再詳細(xì)介紹）。

1.2 接地系統(tǒng)施工方案

水電站接地電纜選用銅絞線，施工采用放熱焊接。放熱焊接主要優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)械性能良好,因?yàn)槭侨廴诮宇^，所有接頭與導(dǎo)體是分子結(jié)合，是一種永久性接頭。（2）沖擊電阻穩(wěn)定，在短時(shí)間大電流的沖擊下，導(dǎo)體先于接頭熔化，因而不會(huì)受到浪涌電流的損傷。（3）施工簡(jiǎn)易，無(wú)需外界能源，無(wú)需專(zhuān)業(yè)操作人員，室內(nèi)室外都可以操作，完成整個(gè)連接過(guò)程的時(shí)間短。

1.3 熱穩(wěn)定校驗(yàn)

校驗(yàn)熱效應(yīng)的計(jì)算時(shí)間為繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取540ms，斷路器全分閘時(shí)間取60ms，計(jì)算時(shí)間為600ms。

A—接地線最小截面； tc—短路等效持續(xù)時(shí)間，取0.6s；I—過(guò)流接地線的短路電流穩(wěn)定值，取18.073kA；Kf—不同材料在不同導(dǎo)體限制溫度值（Tm）和環(huán)境溫度（Tα）為40℃時(shí)的常數(shù)，對(duì)于采用放熱焊的銅導(dǎo)體，取7.06；計(jì)算結(jié)果為：A=98.8kcmil=50.1mm2。

式中：Sg—接地線最小截面；te—短路等效持續(xù)時(shí)間，取0.6s；Ig—過(guò)流接地線的短路電流穩(wěn)定值，取18073A；C—接地導(dǎo)體（線）材料的熱穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)于采用放熱焊的銅導(dǎo)體，取249；計(jì)算結(jié)果為：Sg≥56.2mm2。

（3）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，水平接地導(dǎo)體選用70mm2銅絞線，導(dǎo)體的截面積均可滿足GB 及IEEE 的要求。

1.4 當(dāng)?shù)貒?guó)網(wǎng)公司要求

根據(jù)當(dāng)?shù)貒?guó)家電網(wǎng)公司的技術(shù)規(guī)范要求，500kV 發(fā)輸變電項(xiàng)目接地設(shè)計(jì)中入地電流根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣考慮充分的裕量而設(shè)定為40kA 以保證整個(gè)接地網(wǎng)能滿足未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展，并且不再考慮架空避雷線對(duì)故障電流分流的影響。

1.5 重新計(jì)算

按接地故障電流為40kA 的假設(shè)，將此值重新進(jìn)行校驗(yàn)接地導(dǎo)體截面熱穩(wěn)定性。其余參數(shù)不做改變。

（1）根據(jù)IEEE Std 80-2000 中第11.3.1.2 小節(jié)的公式（42）：Akcmil= I ?Kf

計(jì)算結(jié)果為：A=218.7kcmil=110.9mm2。

計(jì)算結(jié)果為：Sg≥124.4mm2。

（3）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，水平接地導(dǎo)體需選用150mm2銅絞線，導(dǎo)體的截面積才可滿足GB 及IEEE 要求（水平接地導(dǎo)體需選用120mm2銅絞線，僅滿足IEEE 要求）。

2.結(jié)語(yǔ)

本文以接地電纜截面選擇計(jì)算為例，著重體現(xiàn)了當(dāng)接地故障電流變更以及采用標(biāo)準(zhǔn)不同對(duì)接地電纜截面存在的顯著影響。實(shí)際上在許多國(guó)際項(xiàng)目中，不僅僅是接地故障電流，包括接地電纜的材質(zhì)，施工工藝，接地系統(tǒng)的配置以及合同的規(guī)定都對(duì)接地電纜截面存在不同程度影響，以上都需要我們?cè)陧?xiàng)目執(zhí)行中加以注意。