[工作范文]我的設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古東北電力大學(xué)專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘 要文中結(jié)合變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則，論述接地電阻的構(gòu)成，接地體的最佳埋沒(méi)深度，不等長(zhǎng)接地體技術(shù)及長(zhǎng)效防腐降阻劑的應(yīng)用，并結(jié)合工程實(shí)踐，闡述變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。詳細(xì)分析了雷擊發(fā)生時(shí)，變電站電氣設(shè)備可能受到的干擾和損害，提出了在變電站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取的防雷保護(hù)措施。提出了一些安全、可靠、切實(shí)可行的做法，以利于變電站的安全運(yùn)行。變電站接地網(wǎng)對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和變電站工作人員的人身安全起著重要作用，其接地電阻、跨步電壓與接觸電壓是變電站接地系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合要求的重要參數(shù)。近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)短路容

2、量的增加，由于接地不良引起的事故擴(kuò)大問(wèn)題屢有發(fā)生，因此接地問(wèn)題越來(lái)越受到重視。在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中如何合理確定接地裝置的設(shè)計(jì)方案，降低接地電阻，這是變電站電氣設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)之一。在計(jì)算后電阻值達(dá)不到要求的數(shù)值還進(jìn)行了降阻,合理地使用了降阻劑,也是非常重要的問(wèn)題。引 言變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問(wèn)題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地；保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的

3、接地；雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻抗有要求外，還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。接地網(wǎng)作為變電所交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視，往往只注意最后的接地電阻的測(cè)量結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高及容量的增加，接地不良引起的事故時(shí)有發(fā)生，因此，接地問(wèn)題越來(lái)越受到重視。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)220kv變電站接地網(wǎng)和防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括：計(jì)算接地網(wǎng)的保護(hù)接地電阻和工頻接地電阻，設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的形狀和均壓帶的布置方式，設(shè)計(jì)變電站接地網(wǎng)圖,

4、計(jì)算變電站防雷保護(hù)范圍,畫(huà)變電站防雷保護(hù)范圖以及降阻劑的選擇.第一章 接地網(wǎng)和防雷保護(hù)的概述1 、變電站接地設(shè)計(jì)的必要性接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，都將通過(guò)接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒(méi)有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱(chēng)為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對(duì)接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高低壓電氣設(shè)備的接地線、低壓用電系統(tǒng)接地、電纜屏蔽接地、通信、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地，以及變電站維護(hù)檢修時(shí)的一些臨時(shí)接地。如果接地電阻較大，在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障

5、或其他大電流入地時(shí)，可能造成地電位異常升高；如果接地網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)計(jì)不合理，則可能造成接地系統(tǒng)電位分布不均，局部電位超過(guò)規(guī)定的安全值，這會(huì)給出運(yùn)行人員的安全帶來(lái)威脅，還可能因反擊對(duì)低壓或二次設(shè)備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護(hù)系統(tǒng)、變電站監(jiān)控和保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)，釀成事故，甚至是擴(kuò)大事故，由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。2 變電站接地設(shè)計(jì)原則由于變電站各級(jí)電壓母線接地故障電流越來(lái)越大，在接地設(shè)計(jì)中要滿(mǎn)足r2000/i是非常困難的?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與原接地規(guī)程有一個(gè)很明顯的區(qū)別是對(duì)接地電阻值不再規(guī)定要達(dá)到0.5，而是允許放寬到5，但這不是說(shuō)一般情況下，接地電阻都可以采用5，接地電阻放寬是有附

6、加條件的，即：防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應(yīng)采取各種隔離措施；考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時(shí)，310kv避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后不應(yīng)損壞，應(yīng)采取均壓措施，并驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差是否滿(mǎn)足要求，施工后還應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和繪制電位分布曲線。變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：2.1 盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來(lái)作為接地網(wǎng)；2.2 盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；2.3 應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。3 變電站接地電阻的構(gòu)成及降阻措施3.1 接地引線電阻，是指由接地體至設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和

7、材質(zhì)有關(guān)。3.2 接地體本身的電阻，其電阻也與接地體的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。3.3 接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值懷土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面積及接觸緊密程度有關(guān)。3.4 從接地體開(kāi)始向遠(yuǎn)處（20米）擴(kuò)散電流所經(jīng)過(guò)的路徑土壤電阻，即散流電阻。決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。3.5 垂直接地體的最佳埋置深度是指能使散流電阻盡可能不而又易于達(dá)到的埋置深度。決定垂直接地體的最佳深度，應(yīng)考慮到三維地網(wǎng)的因素，所謂三維地網(wǎng)，是指垂直接地體的埋置深度與接地網(wǎng)的等值半徑處于同一數(shù)量級(jí)的接地網(wǎng)。3.6 接地體的通常設(shè)計(jì)，是用多根垂直接地體打入地中，并以水平接地體并聯(lián)組成接地體組，由

8、于名單一接地體埋置的間距僅等于單一接地體長(zhǎng)度的兩倍左右，此時(shí)電流流入名單一接地體時(shí)，將受到相互的限制而妨礙電流的流散，即等于增加名單一接地體的電阻，這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱(chēng)為屏蔽作用。3.7 化學(xué)降阻劑的應(yīng)用,化學(xué)降阻劑機(jī)理是，在液態(tài)下從接地體向外側(cè)土壤滲出，若干分鐘固化后起著散流電極的作用。4 變電站接地電阻的測(cè)量接地網(wǎng)電阻值的大小，是判定接地網(wǎng)是否合格的重要部分，而對(duì)接地網(wǎng)電阻的測(cè)量采用的方法及設(shè)備也直接影響測(cè)量的結(jié)果，測(cè)量接地網(wǎng)電阻時(shí)，其接地棒和輻助接地體有兩種布置法。對(duì)大型地網(wǎng)的電阻測(cè)量，應(yīng)采用電流電壓測(cè)量法，其接地棒，輔助接地體的布置應(yīng)采用三角形由置法，并使輻助接地體的接地電阻不應(yīng)

9、大于10。通過(guò)接地裝置的電流應(yīng)大于30a，電源電壓應(yīng)為65220v交流工頻電壓，電壓較低時(shí)測(cè)量較為安全，電壓表應(yīng)采用高內(nèi)阻的表計(jì)，以減少該云支路的分流作用。這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是，接地電阻不受測(cè)量范圍的限制，特別適用于110kv以上系統(tǒng)的接地網(wǎng)的接地電阻測(cè)量，也適用于自動(dòng)化系統(tǒng)接地電阻的測(cè)量，其測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。5 變電站防雷措施分類(lèi)防雷措施總體概括為兩種：避免雷電波的進(jìn)入；利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。5.1 避雷針或避雷線雷擊只能通過(guò)攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電站大多采用獨(dú)立避雷針，大變電站大多在變電站架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，對(duì)引流線和接地裝置

10、都有嚴(yán)格的要求。5.2 避雷器避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許值以?xún)?nèi)。我國(guó)主要是采用金屬氧化鋅避雷器（moa）。5.3 接地線接地線即接地體的外引線，連接被保護(hù)或屏蔽設(shè)施的連線，可設(shè)主接地線、等電位連接板和分接地線。防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規(guī)定的搭接長(zhǎng)度焊接達(dá)到電連接。變電站的防雷接地電阻值要求不大于1。6 變電站弱電設(shè)備防雷措施6.1 采用多分支接地引下線，使通過(guò)接地引下線的雷電流大大減小。6.2 改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性適當(dāng)配合的雙層屏蔽。6.3 改進(jìn)泄流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小引下線對(duì)弱電設(shè)備的感應(yīng)并使原有的屏

11、蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用。6.4 除電源入口處裝設(shè)壓敏電阻等限制過(guò)壓的裝置外，在信號(hào)線接入處應(yīng)使用光電耦合元件或設(shè)置具有適當(dāng)參數(shù)的限壓裝置。6.5 所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層公用一個(gè)接地網(wǎng)。6.6 在控制室及通訊室內(nèi)敷設(shè)等電位，所有電氣設(shè)備的外殼均與等電位匯流排連接。7 變電站直擊雷的防雷措施7.1 防止反擊：設(shè)備的接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離避雷針接地引線的入地點(diǎn)，避雷針接地引下線盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備。7.2 裝設(shè)集中接地裝置：上述接地應(yīng)與總線地網(wǎng)連接，并在連接下加裝集中接地裝置，其工頻接地電阻礙大于10。7.3 主控室（樓）或網(wǎng)絡(luò)控制樓及屋內(nèi)配電裝置直擊雷的保護(hù)措施。若有金屬屋頂或屋頂有金屬結(jié)構(gòu)

12、時(shí)，將金屬部分接地。若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地。若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時(shí)，采用避雷保護(hù)，該避雷帶的網(wǎng)絡(luò)為810m設(shè)引下線接地。在電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)規(guī)程（sdj8-79）中對(duì)接地電阻有具體的規(guī)定，一般小于0.5。在高土壤電阻率地區(qū)，當(dāng)接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達(dá)到5，但應(yīng)采取措施，如驗(yàn)算接觸電勢(shì)、跨步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，主要是以發(fā)生接地故障時(shí)，接地電位的升高不超過(guò)2 000v進(jìn)行控制，再以接地電阻小于0.5和5進(jìn)行要求。人們普遍認(rèn)為，110kv以上變電站中，接地電阻值小于0.5認(rèn)為合格，大于0.5就是不合格，不管短路電流有

13、多大都不必采取措施，這是不合理的。接地的實(shí)質(zhì)是控制變電站發(fā)生接地短路時(shí)，故障點(diǎn)電位的升高，接地主要是為了設(shè)備及人身的安全，起作用的是電位而不是電阻，接地電阻是衡量地網(wǎng)合格的一個(gè)重要參數(shù)，但不是唯一的。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大，一般情況下，單相短路電流值較大，在有效接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)的短路電流一般都超過(guò)4ka，從安全方面講，不管在什么情況下，都應(yīng)該驗(yàn)算地網(wǎng)的接觸電勢(shì)和跨步電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，產(chǎn)生的接地短路電流經(jīng)三種途徑流入系統(tǒng)接地中性點(diǎn)：經(jīng)架空地線；經(jīng)設(shè)備接地引下線、地網(wǎng)流入所內(nèi)變壓器中性點(diǎn)；經(jīng)地網(wǎng)入地后通過(guò)大地流回系統(tǒng)中性點(diǎn)，對(duì)地網(wǎng)接地電阻起決定作用的是短路電流。所以正確考慮和計(jì)算

14、各部分短路電流值，對(duì)合理設(shè)計(jì)地網(wǎng)有很大的影響。110kv以上的變電站，線路架空地線都直接與變電站內(nèi)出線架構(gòu)相連。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，很大一部分短路電流經(jīng)架空地線分流，因此，在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮該部分分流。發(fā)生接地故障時(shí)，總的短路電流是一定的，只要增大架空地線的分流電流，就可減少入地短路電流，因此，降低架空地線的阻抗也是安全接地的一種方法。架空地線采用良導(dǎo)體，正確利用架空地線系統(tǒng)分流將會(huì)使地網(wǎng)更為有利。入地短路電流是總的接地短路電流減去架空地線的分流，再減去流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的電流，計(jì)算下來(lái)，入地短路電流值相對(duì)比較小，由于接地電阻值r2 000/i所以接地電阻相應(yīng)的允許值就比較大，對(duì)于一個(gè)給定的地網(wǎng)，其接

15、地電阻基本確定： r0.5p/s式中：p土壤電阻率； s接地網(wǎng)面積； r接地電阻。 從公式中可以看出，對(duì)實(shí)際的接地網(wǎng)面積減少有很大的影響。地網(wǎng)面積確定后，其接地電阻也就基本一定，因此，在地網(wǎng)布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用變電所的全部可利用的面積，如果面積不增加，接地電阻是很難減小的。1.2.3 接地和接地網(wǎng)在220kv變電站中，一般采用水平接地線為主，由于220kv變電站接地網(wǎng)采用一般只能在圍墻內(nèi)采取措施，特別是一些變電站站土壤率比較高。按其作用，可以分為工作接地、保護(hù)接地、防雷保護(hù)接地和防靜電接地。工作接地，在正?；蚴鹿是闆r下，為了保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行而必須在電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)進(jìn)行接地。即為運(yùn)行需要所

16、設(shè)的接地。各種工作接地有各自的功能。例如電源中性點(diǎn)直接接地，能在運(yùn)行中維持三相系統(tǒng)中相線對(duì)地電壓不變；而電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，能在單相接地時(shí)消除接地點(diǎn)的斷續(xù)電弧，防止系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)電壓。防雷裝置的接地，能在雷擊時(shí)將強(qiáng)大的雷電流泄入大地，減小雷電流流過(guò)時(shí)引起的電位升高。保護(hù)接地，即電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備安全而設(shè)的接地;雷電保護(hù)接地，即為雷電保護(hù)裝置(避雷針、避雷線和避雷器等)向大地泄放雷電流而設(shè)的接地;防靜電接地，即為防止靜電對(duì)易燃油、天然氣貯罐和管道等的危險(xiǎn)作用而設(shè)的接地。在電力系統(tǒng)中，變電所的接地設(shè)計(jì)主要是電氣設(shè)備的保護(hù)

17、接地。具體的講，也就是將電氣設(shè)備在正常運(yùn)行情況下不帶電的金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)架等和接地體之間作良好的金屬接連，如電機(jī)的外殼接地、敷設(shè)線路的管路接地等。電氣設(shè)備的金屬外殼和配電裝置的金屬構(gòu)架在其絕緣破壞或發(fā)生其它故障時(shí)，這些部分就有可能帶電，如果人體觸及就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，若采用保護(hù)接地，就可以大大降低甚至消除這種觸電的危險(xiǎn)性。1.3 接地網(wǎng)材料的選擇和敷設(shè)深度接地網(wǎng)是以水平接地線為主邊緣帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng)。常選扁鋼和圓鋼兩種，采用熱鍍鋅材料。地網(wǎng)的敷設(shè)深度易采用0.6-0.8m.冬季垂直接地極大部分伸于下層非凍結(jié)土壤中，這時(shí)土壤結(jié)構(gòu)可以等效為兩層電阻率不同的土壤結(jié)構(gòu)，有研究表明，對(duì)于處

18、于雙層土壤介質(zhì)中的垂直電極，其各部分的散流密度與周?chē)橘|(zhì)的電阻率成反比，除了在電極尖端處。因此，在季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)，采用這種帶有垂直接地極的復(fù)合型地網(wǎng)也將主要取決于地網(wǎng)的非凍結(jié)土壤。接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足一年四季變化的要求，實(shí)際上這很難做到，所以要合理的確定地網(wǎng)的埋設(shè)深度。1.4 接觸電壓與跨步電壓人站在發(fā)生接地故障的設(shè)備旁邊（相距0.8m），手觸及設(shè)備外殼，人的手和腳所接觸的兩點(diǎn)間呈現(xiàn)的電位差，稱(chēng)為接觸電壓。人在接地短路點(diǎn)周?chē)凶?，兩腳之間（跨距0.8m）的電位差，稱(chēng)為跨步電壓。人體受電擊時(shí)，常常是在離設(shè)備較遠(yuǎn)處接觸到被接地的與接地網(wǎng)同電位的設(shè)備外殼支架、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、金屬遮攔等物件。當(dāng)人工接地網(wǎng)地面上局

19、部地區(qū)的接觸電勢(shì)和跨步電壓超過(guò)規(guī)定值，因地形、地質(zhì)條件的限制擴(kuò)大接地網(wǎng)的面積有困難，全面增設(shè)均壓帶又不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用下列措施：在經(jīng)常維護(hù)的通道、操動(dòng)機(jī)構(gòu)四周、保護(hù)網(wǎng)附近局部增設(shè)12m網(wǎng)孔的水平均壓帶，可直接降低大地表面電位梯度；鋪設(shè)礫石地面或?yàn)r青地面，提高地表面電阻率，以降低人身承受的電壓，也可將瀝青混凝土重點(diǎn)使用。1.5接地裝置的電位、最大接觸電位差和最大跨步電位差發(fā)生接地故障時(shí)，接地裝置的電位、接觸電位差和跨步電位差的計(jì)算(1)接地裝置的電位可按下式計(jì)算 (24)式中：接地裝置的電位，v； 計(jì)算用入地短路電流，a；接地裝置（包括人工接地網(wǎng)及與其連接的所有其他自然接地極）的接地電阻，。(2)

20、均壓帶等間距布置時(shí)接地網(wǎng)地表面的最大接觸電位差、跨步電位差的計(jì)算。 接地網(wǎng)表面的最大接觸電位差，即網(wǎng)孔中心對(duì)接地網(wǎng)接地極的最大電位差，可按下式計(jì)算 （25）式中：最大接觸電位差，v； 最大接觸電位差系數(shù)。當(dāng)接地極的埋設(shè)深度h=0.60.8m時(shí)，可按下式計(jì)算 （26）式中：、和系數(shù)，對(duì)的接地網(wǎng)，可按式下計(jì)算。 (27) 方孔接地網(wǎng) 長(zhǎng)孔接地網(wǎng) （28） (29) （210）式中：均壓帶計(jì)算根數(shù)； 均壓帶等效直徑，m； 、接地網(wǎng)的長(zhǎng)度和寬度。接地網(wǎng)外的地表面最大跨步電位差可按下式計(jì)算 （211）式中：最大跨步電位差，v； 最大跨步電位差系數(shù)。正方形接地網(wǎng)的最大跨步電位差系數(shù)可按下式計(jì)算 （212）

21、 （213） （214）而t=0.8m，即跨步距離。 1.6 降低接觸電壓和跨步電壓的方法接地體形狀的選擇 最好采用以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，使水平接地體成為閉合環(huán)形。同時(shí)，在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部加設(shè)相互平行的均壓帶，均壓帶的距離一般為45mm為宜。在一般情況接地體的埋設(shè)深度0.6m，為降低接觸電壓和跨步電壓，要求水平接地體局部埋設(shè)深度1m，并應(yīng)鋪設(shè)5080cm厚的瀝青碎石地面，寬度超出接地裝置2m左右。1.7接地網(wǎng)設(shè)計(jì)基本要求1. 為保證交流電網(wǎng)正常運(yùn)行和故障時(shí)的人身及設(shè)備安全，電氣設(shè)備及設(shè)施宜接地或接中性線，并做到因地制宜，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。2. 不同用途和不同電壓的電氣設(shè)備，除另有規(guī)定者外

22、，應(yīng)使用一個(gè)總的接地系統(tǒng)，接地電阻應(yīng)符合其中最小值的要求。3. 接地裝置應(yīng)充分利用直接埋入水下和土壤中的各種自然接地體接地，并校驗(yàn)其熱穩(wěn)定。4. 當(dāng)電站接地電阻難以滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，可根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，因地制宜采用水下接地、引外接地、深埋接地等接地方式，并加以分流、均壓和隔離等措施。對(duì)小面積接地和集中接地裝置可采用人工降阻的方式降低接地電阻。5. 接地設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土壤干燥或凍結(jié)等季節(jié)變化的影響，接地電阻在四季中均應(yīng)符合設(shè)計(jì)值的要求。 防雷裝置的接地電阻可只考慮在雷季中土壤干燥狀態(tài)的影響。6. 初期發(fā)電時(shí)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際的短路電流和所形成的接地系統(tǒng)，校核初期發(fā)電時(shí)的接觸電位差、跨步電位差和轉(zhuǎn)移電位。

23、當(dāng)上述參數(shù)不滿(mǎn)足安全要求時(shí)，應(yīng)采取臨時(shí)措施，保證初期發(fā)電時(shí)期電站安全運(yùn)行。7. 工作接地及要求。1） 有效接地系統(tǒng)中，自耦變壓器和需要接地的電力變壓器中性點(diǎn)、線路并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)、電壓互感器、接地開(kāi)關(guān)等設(shè)備應(yīng)按照系統(tǒng)需要進(jìn)行接地。2） 不接地系統(tǒng)中,消弧線圈接地端、接地變壓器接地端和絕緣監(jiān)視電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)需要直接接地。3） 中性點(diǎn)有效接地的系統(tǒng)，應(yīng)裝設(shè)能迅速自動(dòng)切除短路故障的保護(hù)裝置，也可裝設(shè)延時(shí)自動(dòng)切除的裝置。1.10入地故障電流的計(jì)算在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中首先按下面兩式算出流經(jīng)接地裝置的入地短路電流i 值，然后取下面兩式中較大的i 值。 （216） （217）式中：imax接地短路點(diǎn)的最大

24、接地短路電流；in流經(jīng)變電站接地中性點(diǎn)的最大接地短路電流；ke1、ke2分別為廠或所內(nèi)和廠或所外短路時(shí)，避雷線的工頻分流系數(shù)。當(dāng)短路故障發(fā)生在地網(wǎng)內(nèi)時(shí)，在流經(jīng)接地點(diǎn)的短路電流imax 中，由電站提供的那部分電流（in）可以通過(guò)接地線直接流回電源中性點(diǎn)，不會(huì)在地網(wǎng)接地電阻上形成壓降。由于避雷線的存在，由系統(tǒng)提供的短路電流（imax-in）中的一部分可以經(jīng)避雷線及桿塔的接地電阻回路返回系統(tǒng)，不會(huì)在電站的接地電阻上形成壓降。因此，經(jīng)地網(wǎng)入地而造成地網(wǎng)電位升高的短路電流只有：當(dāng)短路故障發(fā)生在地網(wǎng)外時(shí)，顯然此時(shí)流經(jīng)大地經(jīng)地網(wǎng)返回的短路電流將由電站本身提供。同樣，由于避雷線的存在，在短路電流的in 分量中

25、將有一部分以避雷線為回路直接返回電源中性點(diǎn)，此時(shí)經(jīng)地網(wǎng)返回的電流為kel 為短路時(shí)，與變電所接地網(wǎng)相連的所有避雷線的分流系數(shù)。據(jù)專(zhuān)家分析，kel 應(yīng)由避雷線的出線回路數(shù)確定，出線為1 路時(shí)，取0.15；2 路時(shí)取0.28；3 路時(shí)取0.38；4 路時(shí)取0.47；5 路以上時(shí)取0.50.58，且應(yīng)根據(jù)出線所跨走廊的分流效果做出相應(yīng)的增減。ke2 為所外接地時(shí)，避雷線向兩側(cè)的分流系數(shù)，一般取0.18，這僅適于變電所內(nèi)有變壓器中性點(diǎn)接地的所外接地。第二章 接地網(wǎng)和防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.1接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.1.1接地網(wǎng)保護(hù)接地電阻的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地的接

26、地電阻應(yīng)該符合下列要求：（1）一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合下式 （2-1）式中：r：考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻，； i：計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，a式（2-1）中計(jì)算用流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，采用在接地裝置內(nèi)、外短路時(shí)，經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流對(duì)稱(chēng)分量最大值，該電流應(yīng)按510年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運(yùn)行方式確定，并應(yīng)考慮系統(tǒng)中各接地中性點(diǎn)間的短路電流分配，以及避雷線中分走的接地短路電流。 發(fā)電廠或變電站內(nèi)外發(fā)生接地短路時(shí)，流經(jīng)接地裝置的電流可分別按下式計(jì)算：i=()(1) （2-2）i=（1） （2-3）式中:i：入地短路電流，a；：接地短路時(shí)的最大接地短路電流，a；

27、：發(fā)生最大接地短路電流時(shí)，流經(jīng)變電站接地中性點(diǎn)的最大接地短路電流a；，：分別為變電站站內(nèi)或站外短路時(shí)，避雷線的工頻分流系數(shù)。計(jì)算用入地短路電流取（2-2）（2-3）中較大的i值。（2）當(dāng)接地網(wǎng)的接地電阻由于受條件限制，比如土壤電阻率較高，又沒(méi)法擴(kuò)大地網(wǎng)，地下又沒(méi)有可以利用的地層時(shí)，可以通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，適當(dāng)增大接地電阻，但不得大于5，其人工接地網(wǎng)及有關(guān)電氣裝置應(yīng)符合以下要求：1）為防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，對(duì)可能將接地網(wǎng)的高電位引向發(fā)電廠、變電站或?qū)⒌碗娢灰虬l(fā)電廠、變電站內(nèi)的設(shè)施，應(yīng)采取隔離措施。例如：對(duì)外的通信設(shè)備加隔離變壓器；向廠、站外供電的低壓線路采用架空線，其電源中性點(diǎn)不在站內(nèi)接地，改

28、在站外適當(dāng)?shù)牡胤浇拥?；通向站外的管道采用絕緣段、鐵路軌道分別在兩處加絕緣板等。2）考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時(shí)，變電站內(nèi)的10kv閥式避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后應(yīng)承受被賦予的能量。3）設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算接觸電壓和跨步電壓。2.1.2 接觸電壓和跨步電壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在確定變電站接地裝置的型式和布置時(shí)，考慮保護(hù)接地的要求，應(yīng)降低接觸電位差和跨步電位差，并應(yīng)符合下列要求：1允許的接觸電壓和跨步電壓最大值在110kv及以上有效接地系統(tǒng)和635kv低電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地或異點(diǎn)兩相接地時(shí)，變電站接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值：u= （2-4）u= （2-5）式中：u：

29、接觸電位差，vu：跨步電位差，v：人腳站立處低表面的土壤電阻率，m；t：接地短路電流持續(xù)時(shí)間，s。2接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) （1）接地裝置的最大接觸電位差可按下式計(jì)算：u=k u （2-6）式中：u：最大接觸電位差，vk：最大接觸電位差系數(shù)，u：接地裝置的電位，v。當(dāng)接地極的埋設(shè)深度h=0.60.8m時(shí)，k可按下式計(jì)算：k=kkkk（2-7）式中，kkkk為系數(shù)，對(duì)3030（m）a500500（m）的接地網(wǎng)，可按下式計(jì)算：k=0.8410.225lg （2-8）k=1.0 （2-9）k=0.0760.776/n （2-10） k=0.2340.414lg （2-11） （2-12）

30、式中：n：均壓帶根數(shù)；d：均壓帶等效直徑，m；a：接地網(wǎng)面積，m。（2）接地裝置的最大跨步電位差可按下式計(jì)算：u=k u （2-13）式中：u：最大跨步電位差，v；k：最大跨步電位差系數(shù)。其中k可按下式計(jì)算：k=（1.5）/ （2-14）=0.35（）（） （2-15）=0.1 （2-16）式中：a：接地網(wǎng)面積，m；t：人的跨步距離，一般取0.8m。對(duì)于接地裝置的電位，則可按下式計(jì)算 （2-17）式中，r為接地裝置的工頻接電阻。2.2防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.2.1避雷針的接地電阻計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)避雷針的接地電阻本文使用圓形復(fù)合接地網(wǎng)。如圖2-1所示為有5個(gè)垂直電極的圓形復(fù)合接地網(wǎng)。大多數(shù)防雷接地的接地電

31、阻都安工頻接地電阻值作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此，可用工頻接地電阻公式計(jì)算避雷針的接地電阻，計(jì)算結(jié)果一般小于10。圓形復(fù)合接地網(wǎng)的接地電阻可用下式計(jì)算:r= （2-18）r=() （2-19）r=(1)() （2-20）r= r （2-21）圖2-1有5個(gè)垂直電極的圓形復(fù)合接地網(wǎng)2.2.2避雷針的保護(hù)范圍設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1單只避雷針的情況單只避雷針的保護(hù)范圍如圖2-1所示。在高度為h的水平面上，其保護(hù)半徑r可按下式計(jì)算當(dāng)h時(shí)，r=（hh）p （2-22）當(dāng)h 時(shí)，r=（1.5h2h）p （2-23）式中：h：避雷針的高度，m；h：被保護(hù)物體的高度，m；p：當(dāng)h30m時(shí)，p=1；當(dāng)30mh120m時(shí)，p=。圖2-2

32、 單支避雷針的保護(hù)范圍2雙支等高避雷針雙支等高避雷針的保護(hù)范圍如圖2-2所示，確定兩針外側(cè)保護(hù)范圍的方法與單支避雷針的相同，兩針間的保護(hù)范圍可通過(guò)兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)o的圓弧來(lái)確定，o電的高度h按下式計(jì)算：h=h （2-24）式中：d：兩針間距離，m；p：當(dāng)h30m時(shí)，p=1；當(dāng)30m零序阻抗，說(shuō)明220kv母線處發(fā)生接地短路時(shí)，兩相接地短路電流大于單相接地短路電流，故總阻抗=2=20.021150.04107=0.08337 短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值=35.9842 有名值=35.9842=9.443（ka） 由圖3-8可知，在220kv母線發(fā)生短路時(shí)，短路電流有兩個(gè)去向，一個(gè)是先

33、經(jīng)過(guò)變壓器220kv的高壓繞組并流經(jīng)中性點(diǎn)，再分別由遠(yuǎn)期110kv系統(tǒng)、變壓器10.5kv繞組接地；另一個(gè)去向是由遠(yuǎn)期220kv系統(tǒng)接地，所以該電流并不是流經(jīng)接地裝置的短路電流。220kv母線的分流系數(shù)=0.3168 所以短路時(shí)流經(jīng)中性點(diǎn)的電流=9.4430.3168=2.992 (ka) 取=0.4，=0.1，由式（2-2）（2-3）可知，流經(jīng)接地裝置的電流=()(1)=（9.4432.992）（10.4）=3.8706 (ka)或=（1）=2.992（10.1）=2.6928 (ka)取上述兩者較大者，即取=3.8706 ka（2）當(dāng)110kv母線發(fā)生接地短路時(shí)，正序網(wǎng)如圖3-10所示：3

34、-10 110kv母線短路正序網(wǎng)圖化簡(jiǎn)如3-11所示：圖3-11 110kv母線短路正序網(wǎng)化簡(jiǎn)圖=0.08880.0796=0.042 零序網(wǎng)如圖3-12所示：圖3-11 110kv母線短路零序網(wǎng)圖整理得：=0.11870.00290.0593（0.08970.0601）=0.03283由于正序阻抗大于零序阻抗，說(shuō)明110kv母線短路時(shí)兩相接地短路電流大于單相接地短路電流，故總阻抗=2=0.042+0.032832=0.1077 短路點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值=27.8656 有名值=27.8656=14.6338（ka） 由圖3-11可知，110kv母線短路時(shí)短路點(diǎn)的電流依然有兩個(gè)流向：一個(gè)是由變壓器

35、110kv中壓繞組流經(jīng)中性點(diǎn)，然后分別流經(jīng)220kv高壓繞組和220kv遠(yuǎn)期系統(tǒng)、變壓器10.5kv繞組接地，另一個(gè)流向是經(jīng)遠(yuǎn)期110kv系統(tǒng)接地。同理，分流系數(shù)=0.7234 流經(jīng)中性點(diǎn)的電流=0.723414.6338=10.5861 (ka) 流經(jīng)接地裝置的電流=()(1)=（13.481110.5861）（10.4）=1.7370 (ka)或=（1）=10.5861（10.1）=9.5221 (ka)2.2371 所以，取=9.5221 ka又因?yàn)?9.5221 =3.8706所以，取該變電站發(fā)生接地短路時(shí)的接地電阻i=9.5221 ka3計(jì)算接地裝置的保護(hù)接地電阻將i=9.5221

36、代入公式（2-1）可得該變電站接地裝置應(yīng)該達(dá)到的接地電阻為r=0.21 3.3 220kv變電站接地網(wǎng)的布置3.3.1接地網(wǎng)布置的一般原則1發(fā)電廠、變電所的接地裝置應(yīng)充分利用一下自然接地體 ：（1）埋設(shè)在底下的金屬管道（依然和有爆炸介質(zhì)的管道除外；（2）金屬井管；（3）與大地有可靠連接的建筑物及構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)；（4）水工建筑物及類(lèi)似建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)；（5）穿線的鋼管，電纜的金屬外皮；（6）非絕緣的架空地線；2在利用了自然接地體后，應(yīng)設(shè)置人工接地網(wǎng)。3對(duì)發(fā)電廠和變電所，不論采用何種形式的人工接地體，如井式、深鉆式接地、引外接地等，都應(yīng)敷設(shè)以水平接地體為主的人工接

37、地網(wǎng)。對(duì)面積較大的接地網(wǎng)，降低接地電阻主要靠大面積水平接地體。它既有均壓、減小接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)的作用，又有散流的作用。一般情況下，發(fā)電廠、變電站接地網(wǎng)中的垂直接地體對(duì)工頻散流作用不大。防雷接地裝置可采用垂直接地體作為避雷針、避雷線和避雷器附近加強(qiáng)集中接地和散泄雷電流之用。4人工接地網(wǎng)的邊緣經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面或“帽檐式”均壓帶。但在經(jīng)常有人出入的地方，結(jié)合交通道路的施工，采用高電阻率的路面結(jié)構(gòu)層作為安全措施，要比埋設(shè)帽檐式輔助均壓帶方便、具體采用哪種方式應(yīng)因地制宜。5配電變壓器的接地裝置宜敷設(shè)成閉合環(huán)形，以防止因接地網(wǎng)流過(guò)中性線的不平衡電流在雨后地面積水或泥濘時(shí)，接地裝

38、置附近的跨步電壓引起行人和牲畜觸電事故。3.3.2計(jì)算均壓帶布置根數(shù)變電站占地總面積29463平方米，接地網(wǎng)的外邊緣線總長(zhǎng)度703米，水平接地極總長(zhǎng)度6470米。將上述數(shù)據(jù)代入公式（2-12），可計(jì)算出均壓帶布置的根數(shù)：=2（）=18.62519（根）3.3.3 220kv變電站長(zhǎng)孔地網(wǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)該220kv變電站的接地網(wǎng)，采用以水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)。為了減小均壓網(wǎng)外直角處的跨步電壓差，四角做成平滑的弧形，圓弧半徑不小于均壓帶間距的一半。根據(jù)變電站面積和接地網(wǎng)外邊緣線總長(zhǎng)度，計(jì)算出接地網(wǎng)的長(zhǎng)為203.9米，寬為144.5米，布置19根均壓帶，水平接地極采用-50*6的鍍鋅扁鋼，垂直

39、接地極采用50型水煤氣鋼管為材料，在接地干線上鋪設(shè)44根，每根獨(dú)立避雷針上鋪設(shè)5根。垂直接地極主要鋪設(shè)在變壓器和獨(dú)立避雷針附近，為了加強(qiáng)沖擊電流的擴(kuò)散。要求將2.5米長(zhǎng)的鋼管的入地端加工成錐狀砸入地內(nèi)，接地體埋深為0.8米。避雷針垂直接地體采用圓形復(fù)合接地網(wǎng)，工頻接地電阻要求小于10，具體材料的型號(hào)、用量等見(jiàn)表3-1所示。表3-1 主要材料表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)及規(guī)范單位數(shù)量備注1水平接地極-50*6 鍍鋅扁鋼米32002垂直接地極50 長(zhǎng)2.5米 鍍鋅水煤氣管根793接地引上線-50*6 鍍鋅扁鋼米獨(dú)立避雷針的接地裝置應(yīng)與主接地網(wǎng)相連，但避雷針與住接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kv及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)地下

40、連接點(diǎn)，沿接地體長(zhǎng)度不得小于15米，并且避雷針與主接地網(wǎng)地下連接點(diǎn)至變壓器接地線與主接地網(wǎng)地下連接點(diǎn)，沿接地體長(zhǎng)度不得小于15米，變壓器與接地網(wǎng)的連接點(diǎn)沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15米。接地干線與建筑物距離不宜小于1.5米，與圍墻距離不宜小于1米。接地網(wǎng)接地電阻要求小于0.5歐姆。獨(dú)立避雷針與主接地網(wǎng)地中距離不應(yīng)小于3米，與道路或出入口的距離應(yīng)大于3米。接地網(wǎng)的具體布置情況參看220kv變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)大圖3.4接地網(wǎng)的工頻接地電阻計(jì)算水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)的接地電阻可用下式計(jì)算 （3-1）=（30.2） （3-2）r=0.213(1b)（3-3）b= （3-4）其中：任意形狀邊緣閉合

41、接地網(wǎng)的接地電阻，；：等值（即等面積、等水平接地極總長(zhǎng)度）方形接地網(wǎng)的接地電阻，；a：接地網(wǎng)面積，；: 土壤電阻率，m；l: 接地體的總長(zhǎng)度，m；h: 接地體的埋深，m；d: 接地導(dǎo)體等效半徑，m。將原始數(shù)據(jù)代入上式，可求出b=0.979r=0.213（10.979）（50.979） =0.3946（）=（30.2）=0.9841 =0.98410.3946=0.3883 r=0.21 ，結(jié)論：說(shuō)明接地裝置的工頻接地電阻不符合要求3.5接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓校驗(yàn)1允許的跨步電壓和接觸電壓最大值將=150m，t=0.15s代入式（2-4）和（2-5），得：u=515.1068 （v）u=720

42、.3749 （v）2接地裝置的跨步電壓和接觸電壓由式（2-17）可計(jì)算出接地裝置的電位：u=ir=0.38839522.1=3697.4314 （v）（1）將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（2-6）（2-12），求得接地裝置的接觸電壓：k=0.8410.225lg=0.8410.225 lg=1.2015 k=0.0760.776/n=0.0760.776/19=0.1168 k=0.2340.414lg=0.2340.414lg=1.1591 k=kkkk=1.201510.11681.1591=0.1627 u=k u=0.16273697.4314=601.5720 （v） 515.1068說(shuō)明接地網(wǎng)的

43、最大接觸電位差大于所允許的極限，即接觸點(diǎn)位差不滿(mǎn)足要求。（2）將數(shù)據(jù)代入式(2-13)（2-16），求得接地裝置的跨步電壓：=0.1=0.1=0.4359 =0.35（）（）=0.6595 k=（1.50.6595）/=0.04664 所以最大跨步電壓u=k u=0.046643697.4314=172.4482（v） 720.3749說(shuō)明最大跨步電壓小于所允許的極限，即接地網(wǎng)的跨步電壓滿(mǎn)足要求。3.7降阻后接地電阻的校驗(yàn)設(shè)敷設(shè)降阻劑后接地裝置的接地電阻=0.19，敷設(shè)降阻劑后接地裝置的電位 =i=9522.10.19=1809.199（v） 此時(shí)接地網(wǎng)表面的最大接觸電位差和跨步電位差分別為：1接觸電位差u=k =0.16271809.199=294.3567 v 515.1068說(shuō)明接觸電位差滿(mǎn)足要求。2跨步電位差u=k =0.046641809.199=84.3810 v 720.3749說(shuō)明跨步電位差也滿(mǎn)足要求。又因?yàn)?0.19 r=0.21結(jié)論：施加降阻劑后的接地電阻阻值滿(mǎn)足工程要求。第四章 220kv變電站防雷保護(hù)計(jì)算4.1避雷針垂直接地體工頻接地電阻的計(jì)算避雷針的工頻接地電阻可用式（2-18）（2-21）計(jì)算，將相關(guān)數(shù)據(jù)