嚴寒、鹽澇地區110kV變電站接地網的優化設計

摘要：本文根據嚴寒、鹽澇地區變電站巖土特征，通過接地材料的選擇、接地電阻計算及校驗、采取有效措施降低接地電阻，滿足設計要求，從而優化嚴寒、鹽澇地區變電站接地網的設計。

關鍵詞：接地網;接觸電勢;跨步電壓;接地電阻

1概述

本文針對嚴寒、鹽澇地區110kV變電站接地進行優化。

2站區巖土特征

2.1巖土特征

建筑場地鉆探深度范圍內為第四系地層，自上而下分別描述如下：

①粉土：黃褐色，土質不均勻，局部夾粉質黏土薄層。含氧化鐵斑點。無光澤，干強度低，韌性低，搖振反應中等。稍密，稍濕。層厚1.50-3.50m。

②粉砂：黃色，稍密，稍濕-飽和。分選性一般，主要礦物成份為石英、長石。見少量暗色礦物。該層未被鉆穿。

2.2土壤電阻率測試結果

場地標準凍結深度為2.10m，本站土壤電阻率取100Ω.m。

2.3地下水

勘察場地地下水為第四系松散層孔隙潛水，地下水補給源為大氣降水，以蒸發和地下徑流方式排泄。

水質分析結果，地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性，對鋼結構有微腐蝕性。

3接地材料選擇

針對鍍鋅鋼在高鹽堿土壤地區耐蝕性差和銅材價高等問題，本工程采用了鋁銅稀土合金接地材料，并通過噴丸和預氧化復合表面改性處理，減輕了對鈍化膜的破壞，降低非均勻腐蝕幾率，在大幅度提高了耐土壤腐蝕性能的同時，解決了純鋁腐蝕產物導通不良的問題，滿足了技術要求，有效延長變電站接地網開挖檢查周期，提高運行安全可靠性。以其替代鍍鋅鋼和純銅做接地材料全壽命周期可降低材料成本分別為 40%和67%。

4接地電阻計算及校驗

4.1接地基本參數計算

4.1.1入地故障電流計算

當在廠、所外發生接地短路時，流經接地裝置的電流可按下式計算：

4.1.2地網參數計算

本站擬采用8×8m方格形主地網，采用2.5米長垂直接地極。此接地網總面積為1990㎡，水平地網總長度為609.98m，水平地網邊緣長度為172.4m。

均壓帶等效根數n 按下式計算：

4.1.3接地短路（故障）電流的持續時間

配有1套速動主保護、近或遠（或遠近結合的）后備保護和自動重合閘，有或無斷路器失靈保護時，取值：

—第一級后備保護的動作時間

第一級后備保護動作時間約為3s，斷路器開斷時間目前暫按50ms，因此，切除故障電流的時間t約為3s，本報告中按3s進行計算。

4.2接地電阻計算

4.2.1接地電阻計算

均勻土壤中水平接地極為主邊緣閉合的復合接地極（接地網）的接地電阻，可按下列公式計算：

經計算Ω。

4.2.2接地電阻校驗

保護接地電阻，應符合下列要求：

式中：R—考慮季節變化的最大接地電阻（Ω）

—計算用經接地網入地的最大接地故障不對稱電流有效值（A）。

經計算最大接地電阻R=1.78Ω>。現有接地網的接地電阻滿足要求。

4.3 接觸電勢校驗

4.3.1 接觸電勢計算

接地網初始設計時的網孔電壓計算如下：

式中：—土壤電阻率（Ω?m）

— 網孔電壓幾何校正系數

—接地網不規則校正系數，用來計及推導時的假設條件引入的誤差

—接地網的最大入地電流

D—接地網平行導體間距

d—接地網導體直徑。扁導體的等效直徑 d 為扁導體寬度 b 的 1/2;等邊角鋼的等效直徑 d為 0.84b（b為角鋼邊寬度）;不等邊角鋼的等效直經d 為（和為角鋼兩邊寬度）;

h—接地網埋深

—接地網埋深系數

—參考深度，取1m

—因內部導體對角網孔電壓影響的校正加權系數

經計算。

4.3.2 接觸電勢校驗

根據規程，最大允許接觸電位差為：

經計算Ut=100.46V，經校驗現有接地網的接觸電勢不滿足要求。

4.4 跨步電壓校驗

4.4.1 跨步電壓計算

跨步電位差與跨步電位差與幾何校正系數、校正系數、土壤電阻率、接地系統單位導體長度的平均流散電流有關，可按下列各式計算：

式中：—埋入地中的接地系統導體有效長度。

發電廠和變電站接地系統的最大跨步電位差出現在平分接地網邊角直線上，從邊角點開始向外1m遠的地方。對于一般埋深 h 在0.25m～2.5m的范圍的接地網，可按下式計算

經計算，

4.4.2 跨步電壓校驗

跨步電位差不應超過下列數值：

經計算跨步電壓不應超過100.46V，滿足要求。

5結論

通過上述計算可知，本站接地電阻、跨步電壓均滿足要求，采取措施后接觸電勢也滿足運行要求;全站水平接地網和垂直接地體均采用環保型鋁銅稀土合金接地材料，在大幅度提高了耐土壤腐蝕性能，提高運行安全可靠性;本工程在垂直接地極的頂部焊接200×200×10的熱鍍鋅鋼板，防止了垂直接地極受凍土影響而產生上拔。

參考文獻：

[1]交流電氣裝置的接地設計規范 GB/T 50065-2011。

作者簡介：陳紅梅，女，19850818，漢，寧夏，在佳木斯華能電力設計有限公司任職電氣設計工作。

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