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[摘 要] 本文根据电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》要求,对某110千伏变电站的接地网提出了具体的改造方案,并通过计算,达到了理想的效果。
[关键词] 变电站 接地网 改造工程
一、工程概况
某110千伏变电站建于上世纪八十年代,有110KV变压器两台,容量为31.5+20MVA;110KV出线2回,单母线分段接线形式,户外中型布置,35KV和10KV采用户内布置。该变电所由于建设的时间比较早,主接地网采用40×4的扁钢,设备接地引下线采用25×4的扁钢,垂直接地极采用50×5×1500的角钢。在对该变电所地网进行局部开挖检查时,发现腐蚀比较严重,主要原因是接地体没有热镀锌,埋深不到0.8米,仅为0.4米左右,接地体有效截面积小于100mm2。
该变电所处于山坡上,土壤为风化石,在土壤干燥、线路架空避雷线与变电站接地装置的电连接断开的情况下,按照DL475-92《接地装置工频特性参数测量导则》要求,测得该站接地电阻为1.76欧,土壤电阻率为370欧米。
二、改造方案
根据电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》要求,有效接地系统中变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下式要求:
R≤2000/I(或0.5欧)。式中:R-考虑到季节变化的最大接地电阻;I-按5—10年发展后的系统最大运行方式下,经接地装置流入地中的最大短路电流对称分量最大值。
接地网的工频接地电阻R=0.5ρ/
式中:ρ-土壤电阻率、S-接地网面积。在高土壤电阻率地区,可采用下列降低接地电阻的措施:
1、敷设引外接地极
由于变电所一般建在山坡上,所区土壤为多石土壤或风化石土壤,土壤电阻率比较高,如果在变电所附近2km以内有土壤电阻率较低的地方,可以在该处敷设用于降阻的接地装置,然后用2-3根水平接地体与变电所的人工地网可靠地连接起来。
2、采用井式或深钻式接地极
根据地质结构的差异,有些地区地下较深处矿物质、水分的含量与上层不同,对下层土壤电阻率较低的地区,可采用钻井等方法,将垂直接地极深入到下层低电阻率的土壤中,以降低接地电阻。
3、人工改善土壤电阻率
接地电阻与土壤电阻率成正比,在接地网的面积一定时,通过降低土壤电阻率可达到降阻的目的。
在工程中常采用使用土壤电阻率低的土壤置换电阻率高的土壤(换土)和施加降阻剂等方法,如在接地施工中都有水平接地体的接地沟回填土要用电阻率低的好土、接地体周围施加降阻剂等要求。
4、敷设水下接地网
扩大接地网面积、设置水下接地网是降低接地电阻常用的方法。在实际工程中,往往没有可直接利用的地形扩大接地网,特别是山区的变电所,周围除了山就是河,这时,可利用溪流、小河,沿河岸、水底敷设水下接地网。
鉴于目前接地网存在的问题,本着安全生产、可靠供电的原则,我们针对接地装置的现状,电网对接地装置的要求,以及地质、地势情况制定了改造方案:即重新敷设接地装置,结合接地电阻的测试,外引接地极。
三、施工过程控制
1、施工严格按设计图纸、设计说明要求进行;
2、主设备、辅助设备和架构等地网沟的开挖同时进行;
3、接地网地下、地上和电缆沟内接地线敷设焊接等工作同步进行;
4、全部地网焊接施工完毕后进行土方回填夯实,主运行设备和架构等部位先进行了回填;
5、铜材现场堆放布置没有占用设备间隔空间,采取了铜材先入沟再进行焊接的方式;
6、施工工艺
a)全站铜地网(40*40mm)以及设备引下线(40*40mm热镀锌扁钢)与铜地网间的焊接方式均采用先进的放热熔接;
b)接地干线挖沟尺寸:深1m宽≥0.4m设备支架、架构等处的接地引下线焊接段和扁铜交叉点焊接段宽≥0.5m;
c)按要求成沟后,在沟底铺撒≥10cm厚粉状好土,扁钢入沟后再覆盖≥10cm厚粉状好土,其余回填土为将大石砾筛出的自然好土,分层夯实,即每回填约30cm夯实一次;
d)接地极为3.0m长的铜包钢棒,接地极为波兰进口的伽尔玛产品,打入要求棒顶低于地面1m(当接地级离道路较近时,棒顶低于地面1.2m),以便于与水平接地网连接,各接地级之间的距离一般不小于6m;
e)横穿电缆沟的接地网干线全部敷设在电缆沟下,绝没穿越电缆沟内;
f)开挖时没有挖坏地下管道、电缆等地下设施,在接地网进行开槽施工时有防止敲击时水泥块飞溅损伤设备及减振的相关措施;
g)针对开挖区域地质情况和土方堆放范围,挖出土方一般采用单边堆放并且没有影响设备运行及巡检要求;
h)在主网交叉点,共敷设52根接地桩地网标志,该接地桩采用水泥墩,表面采用厚8mm、200mm见方的热镀锌钢板;
i)挖出土部分全部回填,在回填表面堆积垄形,以防备在日后因自然沉降造成的表面塌陷;
j)电缆沟的地网进行重新敷设,采用氩弧焊焊接,并沿沟长方向隔20～30m,从沟底与主网相连;
k)引上线固定采用宽10mm,厚0.6mm的不锈钢扎带进行了固定,固定高度统一;
l) 地下及电缆沟内焊接点均涂刷了防腐沥青。
四、改造工程中的措施
1、热稳定校验及接地线选择
根据5～10年发展规划,按系统最大运行方式计算出的流过接地线的短路电流稳定值Ig=18.8KA;短路的等效时间为2s;接地材料热稳定系数为70,进行热稳定校核的最小截面应满足:
Sg≥Ig× /c=18.8× /70=379.76mm2
40×4的扁钢截面仅有40×4=160mm2,不能满足接地短路电流的热稳定值。
故此次改造,主接地网及接地引下线需选择-60×7扁钢。
2、地网敷设状况
本工程地网敷设为方孔接地网,水平接地体5100米,共35根(其中南北方向18根,东西方向17根);垂直接地体95根,沿接地体外缘及变压器、避雷器四周敷设。(水平接地体及垂直接地体顶端埋深≥0.8米)
3、防腐均压措施
虽然变电站地网均对接地体采取了热镀锌的防腐措施,但采用高效膨润土降阻防腐的110KV站,地网接地体经测量,腐蚀程度轻微;未采用高效膨润土降阻防腐的站,地网腐蚀程度严重。GPF-94高效膨润土具有较好的防腐性和稳定性,对接地网有很好的保护作用,有很好的长效性,膨润土粉加水后施加在接地体周围,一方面与接地体接触紧密,内部不存在空气,避免了接地体的吸氧腐蚀,另外膨润土内的某些成分与钢铁长期接触后能与钢铁发生钝化反应,在钢铁表面生成一层钝化膜,对接地体有保护作用。因此为了达到接地装置的设计使用寿命为50年的设计要求,在本次改造中,除对接地体进行热镀锌处理外,还对整个地网施加GPF-94高效膨润土降阻防腐剂进行防腐、均压处理。
改造后设备接触电压应满足:
Uk≤(174+0.17ρ)/=(174+0.17×13.8)/=176.4V
改造后地面跨步电压应满足:
Uj≤(174+0.7ρ)/=(174+0.7×13.8)/=183.7V
当所内发生接地短路时,流经接地装置的电流为:
[关键词] 变电站 接地网 改造工程
一、工程概况
某110千伏变电站建于上世纪八十年代,有110KV变压器两台,容量为31.5+20MVA;110KV出线2回,单母线分段接线形式,户外中型布置,35KV和10KV采用户内布置。该变电所由于建设的时间比较早,主接地网采用40×4的扁钢,设备接地引下线采用25×4的扁钢,垂直接地极采用50×5×1500的角钢。在对该变电所地网进行局部开挖检查时,发现腐蚀比较严重,主要原因是接地体没有热镀锌,埋深不到0.8米,仅为0.4米左右,接地体有效截面积小于100mm2。
该变电所处于山坡上,土壤为风化石,在土壤干燥、线路架空避雷线与变电站接地装置的电连接断开的情况下,按照DL475-92《接地装置工频特性参数测量导则》要求,测得该站接地电阻为1.76欧,土壤电阻率为370欧米。
二、改造方案
根据电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》要求,有效接地系统中变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下式要求:
R≤2000/I(或0.5欧)。式中:R-考虑到季节变化的最大接地电阻;I-按5—10年发展后的系统最大运行方式下,经接地装置流入地中的最大短路电流对称分量最大值。
接地网的工频接地电阻R=0.5ρ/
式中:ρ-土壤电阻率、S-接地网面积。在高土壤电阻率地区,可采用下列降低接地电阻的措施:
1、敷设引外接地极
由于变电所一般建在山坡上,所区土壤为多石土壤或风化石土壤,土壤电阻率比较高,如果在变电所附近2km以内有土壤电阻率较低的地方,可以在该处敷设用于降阻的接地装置,然后用2-3根水平接地体与变电所的人工地网可靠地连接起来。
2、采用井式或深钻式接地极
根据地质结构的差异,有些地区地下较深处矿物质、水分的含量与上层不同,对下层土壤电阻率较低的地区,可采用钻井等方法,将垂直接地极深入到下层低电阻率的土壤中,以降低接地电阻。
3、人工改善土壤电阻率
接地电阻与土壤电阻率成正比,在接地网的面积一定时,通过降低土壤电阻率可达到降阻的目的。
在工程中常采用使用土壤电阻率低的土壤置换电阻率高的土壤(换土)和施加降阻剂等方法,如在接地施工中都有水平接地体的接地沟回填土要用电阻率低的好土、接地体周围施加降阻剂等要求。
4、敷设水下接地网
扩大接地网面积、设置水下接地网是降低接地电阻常用的方法。在实际工程中,往往没有可直接利用的地形扩大接地网,特别是山区的变电所,周围除了山就是河,这时,可利用溪流、小河,沿河岸、水底敷设水下接地网。
鉴于目前接地网存在的问题,本着安全生产、可靠供电的原则,我们针对接地装置的现状,电网对接地装置的要求,以及地质、地势情况制定了改造方案:即重新敷设接地装置,结合接地电阻的测试,外引接地极。
三、施工过程控制
1、施工严格按设计图纸、设计说明要求进行;
2、主设备、辅助设备和架构等地网沟的开挖同时进行;
3、接地网地下、地上和电缆沟内接地线敷设焊接等工作同步进行;
4、全部地网焊接施工完毕后进行土方回填夯实,主运行设备和架构等部位先进行了回填;
5、铜材现场堆放布置没有占用设备间隔空间,采取了铜材先入沟再进行焊接的方式;
6、施工工艺
a)全站铜地网(40*40mm)以及设备引下线(40*40mm热镀锌扁钢)与铜地网间的焊接方式均采用先进的放热熔接;
b)接地干线挖沟尺寸:深1m宽≥0.4m设备支架、架构等处的接地引下线焊接段和扁铜交叉点焊接段宽≥0.5m;
c)按要求成沟后,在沟底铺撒≥10cm厚粉状好土,扁钢入沟后再覆盖≥10cm厚粉状好土,其余回填土为将大石砾筛出的自然好土,分层夯实,即每回填约30cm夯实一次;
d)接地极为3.0m长的铜包钢棒,接地极为波兰进口的伽尔玛产品,打入要求棒顶低于地面1m(当接地级离道路较近时,棒顶低于地面1.2m),以便于与水平接地网连接,各接地级之间的距离一般不小于6m;
e)横穿电缆沟的接地网干线全部敷设在电缆沟下,绝没穿越电缆沟内;
f)开挖时没有挖坏地下管道、电缆等地下设施,在接地网进行开槽施工时有防止敲击时水泥块飞溅损伤设备及减振的相关措施;
g)针对开挖区域地质情况和土方堆放范围,挖出土方一般采用单边堆放并且没有影响设备运行及巡检要求;
h)在主网交叉点,共敷设52根接地桩地网标志,该接地桩采用水泥墩,表面采用厚8mm、200mm见方的热镀锌钢板;
i)挖出土部分全部回填,在回填表面堆积垄形,以防备在日后因自然沉降造成的表面塌陷;
j)电缆沟的地网进行重新敷设,采用氩弧焊焊接,并沿沟长方向隔20～30m,从沟底与主网相连;
k)引上线固定采用宽10mm,厚0.6mm的不锈钢扎带进行了固定,固定高度统一;
l) 地下及电缆沟内焊接点均涂刷了防腐沥青。
四、改造工程中的措施
1、热稳定校验及接地线选择
根据5～10年发展规划,按系统最大运行方式计算出的流过接地线的短路电流稳定值Ig=18.8KA;短路的等效时间为2s;接地材料热稳定系数为70,进行热稳定校核的最小截面应满足:
Sg≥Ig× /c=18.8× /70=379.76mm2
40×4的扁钢截面仅有40×4=160mm2,不能满足接地短路电流的热稳定值。
故此次改造,主接地网及接地引下线需选择-60×7扁钢。
2、地网敷设状况
本工程地网敷设为方孔接地网,水平接地体5100米,共35根(其中南北方向18根,东西方向17根);垂直接地体95根,沿接地体外缘及变压器、避雷器四周敷设。(水平接地体及垂直接地体顶端埋深≥0.8米)
3、防腐均压措施
虽然变电站地网均对接地体采取了热镀锌的防腐措施,但采用高效膨润土降阻防腐的110KV站,地网接地体经测量,腐蚀程度轻微;未采用高效膨润土降阻防腐的站,地网腐蚀程度严重。GPF-94高效膨润土具有较好的防腐性和稳定性,对接地网有很好的保护作用,有很好的长效性,膨润土粉加水后施加在接地体周围,一方面与接地体接触紧密,内部不存在空气,避免了接地体的吸氧腐蚀,另外膨润土内的某些成分与钢铁长期接触后能与钢铁发生钝化反应,在钢铁表面生成一层钝化膜,对接地体有保护作用。因此为了达到接地装置的设计使用寿命为50年的设计要求,在本次改造中,除对接地体进行热镀锌处理外,还对整个地网施加GPF-94高效膨润土降阻防腐剂进行防腐、均压处理。
改造后设备接触电压应满足:
Uk≤(174+0.17ρ)/=(174+0.17×13.8)/=176.4V
改造后地面跨步电压应满足:
Uj≤(174+0.7ρ)/=(174+0.7×13.8)/=183.7V
当所内发生接地短路时,流经接地装置的电流为: