變電所接地網(wǎng)改造前應(yīng)驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差

1、變電所接地網(wǎng)改造前應(yīng)驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差陳瀅摘要目前我區(qū)新建成的變電所中不少存在著接地網(wǎng)的接地電阻達(dá)到不設(shè)計(jì)值要求的問題。通過對兩座變電所進(jìn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，其中一座需要進(jìn)行接地網(wǎng)改造，而另一座不需要進(jìn)行改造，指出了接地網(wǎng)應(yīng)驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差的必要性。關(guān)鍵詞接地網(wǎng)接地電阻接觸電位差跨步電位差變電所1引言眾所周知，接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)中電氣裝置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)置的安全設(shè)施，它對雷電、靜電和故障電流起著泄流和均壓的作用。但是，目前我區(qū)范圍內(nèi)，由我公司承建的變電所中不少存在著接地網(wǎng)的接地電阻達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問題，如平果馬頭220kV變電所、平南大安22

2、0kV變電所、崇左金馬220kV變電所等，這些變電所在按設(shè)計(jì)要求打深孔接地和加入物理降阻劑等方法進(jìn)行處理后，接地電阻實(shí)測值仍達(dá)不到設(shè)計(jì)值要求，個(gè)別變電所由設(shè)計(jì)重新作方案實(shí)施降阻，但收效并不顯著，由此追加的投資卻達(dá)數(shù)十萬元，且對今后的運(yùn)行會有一定的影響。接地網(wǎng)接地電阻值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問題，其原因除了變電所所在地域的土壤層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，或是施工單位在施工過程中沒能嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工(如降阻劑的正確施用與否)外，更多的是非人為因素，即不明原因的因素。而對于非人為因素，目前設(shè)計(jì)施工和管理部門均沒有太好的改進(jìn)辦法，這一問題在全國具有一定的普遍性，如果據(jù)此盲目地進(jìn)行接地網(wǎng)改造，不僅增加了工程投資，

3、而且不一定收到預(yù)期的效果。筆者從數(shù)字計(jì)算上對接地電阻進(jìn)行核算，一定程度上放寬了接地電阻的驗(yàn)算方法，進(jìn)而可以減少部分不必要的投資。2交流電氣裝置接地的最新規(guī)定(1)中華人員共和國電力工業(yè)部1997年9月發(fā)布、1998年1月開始實(shí)施的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T6211997交流電氣裝置的接地(以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)第5.1.1條之a(chǎn))對發(fā)電廠、變電所的接地電阻作了如下規(guī)定：“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)接地的接地電阻宜符合下列要求：1)一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合下式要求：R2000/I(5)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。公式(5

4、)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稱分量最大值，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。2)當(dāng)接地裝置的接地電阻不符合式(5)的要求時(shí)，可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較增大接地電阻，但不得大于5，且應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)6.2.2的要求。”(2)標(biāo)準(zhǔn)6.2.2條規(guī)定：“當(dāng)接地電阻不符合式(5)的要求時(shí)，其人工接地網(wǎng)及有關(guān)電氣裝置還應(yīng)符合以下要求：a)；b)；c)設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差?！?3)標(biāo)準(zhǔn)3.4條之a(chǎn))規(guī)定：“在110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6

5、35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時(shí)，發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值：Ut（1740.17f）/Us（1740.7f）/式中：Ut接觸電位差，V，指接地短路(故障)電流流過接地裝置時(shí)，大地表面形成分布電位，在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與設(shè)備外殼、架構(gòu)或墻壁離地面的垂直距離1.8m處兩點(diǎn)間的電位差；Us跨步電位差，V，指接地短路 (故障)電流流過接地裝置時(shí)，地面上水平距離為0.8m的兩點(diǎn)間的電位差；f人腳站立處地表面的土壤電阻率，。m；t接地短路(故障電流)持續(xù)時(shí)間，s?！痹摌?biāo)準(zhǔn)是根據(jù)原水利部1979年1月頒發(fā)的SDJ879電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)

6、規(guī)程和1984年3月頒發(fā)的SD11984500kV電網(wǎng)過電壓保護(hù)絕緣配合與電氣設(shè)備接地暫行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合并修改之后提出的，同時(shí)，這一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，SDJ879和SD11984中“500kV電網(wǎng)電氣設(shè)備接地”的有關(guān)規(guī)定即行廢止。新規(guī)程中對接地網(wǎng)中接觸電位差和跨步電位差的驗(yàn)算要求無疑是對接地網(wǎng)接地電阻的完善。3實(shí)例分析根據(jù)新規(guī)程，在接地電阻不滿足要求時(shí)，可以對其接觸電位差和跨步電位差進(jìn)行驗(yàn)算，滿足要求的，可視為合格。以下是平南大安220kV變電所和崇左金馬220kV變電報(bào)的數(shù)據(jù)分析。表1中列舉了這兩個(gè)變電所的基本參數(shù)和接地電阻實(shí)測值，由表1的數(shù)據(jù)可以看出，平南大安220kV變電所和崇左金馬220kV變電

7、所人工接地網(wǎng)的接地電阻實(shí)測值比設(shè)計(jì)值分別高了120%和43%。表2列舉了按照標(biāo)準(zhǔn)6.2.2及3.4之a(chǎn))的要求，對平所和金所的接觸電位差和跨步電位差的驗(yàn)算結(jié)果(計(jì)算方法按標(biāo)準(zhǔn)附錄B，從略)?？梢?，通過電位差驗(yàn)算，平所的接觸電位差為956.04(V)，不滿足允許的最大接觸電位差要求，應(yīng)對接地網(wǎng)進(jìn)行改造處理；而金所的接觸電位差466.17(V)和跨步電位差381.36(V)均滿足要求，可不進(jìn)行接地網(wǎng)改造或處理。表1電網(wǎng)參數(shù)表項(xiàng)目平所金所土壤電阻率(。m)523.11123.36(單相接地時(shí)最)(kA)(大短路電流)5.9824.97(流經(jīng)變壓器中)(kA)(性點(diǎn)短路電流)0.7651.217接地網(wǎng)

8、接地電阻計(jì)算值()1.01.0接地網(wǎng)接地電阻實(shí)測值()2.21.43表2電位差驗(yàn)算數(shù)據(jù)項(xiàng)目平所金所允許最大接觸電位差(V)831.45616.64允許最大跨步電位差(V)1708.2823.3接觸電位差驗(yàn)算值(V)956.04466.17跨步電位差驗(yàn)算值(V)782.12381.36(滿足電位差要求)()(的接地電阻值)1.841.89結(jié)論接觸電位差不滿足要求，應(yīng)進(jìn)行改造處理。電位差滿足要求，可不進(jìn)行改造或處理。4結(jié)語 (1)通過對變電所接地網(wǎng)中接觸電位差和跨步電位差的驗(yàn)算，僅此一項(xiàng)，我公司在崇左金馬變電所就節(jié)省了用于改造接地電阻的投資數(shù)十萬元，如果盲目改造，浪費(fèi)投資且不說，還達(dá)不到預(yù)期效果。

9、(2)對于新建的變電所，設(shè)計(jì)部門應(yīng)對所址的地質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)分析，尤其是多層土壤結(jié)構(gòu)的地方，更要詳細(xì)勘測，要充分利用有利的地理?xiàng)l件，嚴(yán)格按照規(guī)程對接地網(wǎng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，對于高土壤電阻率地區(qū)，應(yīng)考慮采取敷設(shè)引外接地極和井式或深鉆式接地極，敷設(shè)水下接地網(wǎng)以及填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑等措施。而施工單位必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行施工，細(xì)節(jié)問題如接地裝置導(dǎo)體選用的種類、降阻劑選用的類型等均應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求，以確保施工質(zhì)量。對于確實(shí)由于不可預(yù)見因素而造成的接地電網(wǎng)接地電阻值達(dá)不到設(shè)計(jì)值要求的，設(shè)計(jì)部門和施工單位應(yīng)認(rèn)真分析原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并對接地網(wǎng)的接地電位差進(jìn)行驗(yàn)算，以確定是否要對接地網(wǎng)進(jìn)行改造處理。同時(shí)，針對接地電阻實(shí)測值不滿足設(shè)計(jì)值這一普遍問題，建議在今后的變電所設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)部門應(yīng)注意驗(yàn)算接地網(wǎng)的接地電位差和跨步電位差，為施工和運(yùn)行提供依據(jù)。(3)對于已運(yùn)行多年而提出改造的接地網(wǎng)，運(yùn)行單位必須準(zhǔn)確測量其接地電阻，按目前最大接地短路電流的情況進(jìn)行其接觸電位差和跨步電位差的驗(yàn)算。若電位差滿足要求，則不需進(jìn)行改造；若電位差不滿足要求，則應(yīng)進(jìn)行改造，但應(yīng)對土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的測量分析，提出切實(shí)可行的有效的接地網(wǎng)改