（电力系统及其自动化专业论文）发电厂、变电所接地设计研究.pdf

捅蔓 地电阻的各种计算和降阻剂的用量公式。重点阐述了降阻剂的选择，应注意 降阻剂的降阻特性、腐蚀性和稳定性。最后对降阻剂的施工方法进行了说明。 第五章介绍了发电厂、变电所接地网存在的主要问题，提出了改造步骤 及改造方法。 第六章结合驻马店市电业局两个变电站接地网设计及改造的具体实例， 因地制宜地做出了设计及改造方案，实施后接地电阻、接触电压和跨步电压 均达到要求。希望两实例在解决实际的接地问题时能起到指导和借鉴作用。 目前工程中采用的降阻措施很多，但最忌讳的是不因地制宜而盲目选用。 不仅事倍功半，有时还会起到反作用。本文通过对各种降阻措施的研究、分 析r 归纳出各自的降阻特性、适用范围，并澄清了一些较为普遍的错误做法。 在电力系统的实际工程中具有一定的意义。 关键词：接地电阻；接地网；接触电压；跨步电压 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h e g r o u n d i n gp r o b l e mo fp o w e rs y s t e m ss e e m sv e r ys i m p l e ，b u ti s m u c h c o m p l e x a n d i m p o r t a n t f o r p e r s o n n e l a n d e q u i p m e n ts a f e t y e s p e c i a l l y ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fp o w e rs y s t e m sa n dt h eg r o w t ho f p o w e rn e t w o r k s ，t h es h o r t - c i r c u i t c u r r e n ti n c r e a s e s l a r g e l y d u et o t h e c o m m o nu s eo fm i c r o - c o m p u t e rm o n i t o r i n g d e v i c e s ，t h e l i m i tf o rt h e g r o u n d i n g c u r r e n tb e c o m e sm o r e r i g o r o u s t h e r e a r eas e r i e so f r e q u i r e m e n t s ，n o to n l yo nt h e5 0 h zg r o u n d i n gr e s i s t a n c e ，b u ta l s oo nt h e i m p a c tg r o u n d i n gr e s i s t a n c e ，t h e d e v i c eh o t s t a b i l i t y ，t h e d e v i c et o u c h v o l t a g e ，t h es t e pv o l t a g ea n dt h eg r o u n dv o l t a g ed i s t u r b a n c e m a n yf a u l t s ， s u c ha st h em a i ne q u i p m e n td a m a g ea n dt h el o s e p o w e ri n ap o w e r s u b s t a t i o n ，a r i s ef r o mt h eg r o u n d i n gd e v i c ep r o b l e m t h e r e f o r ，e n o u g h a t t e n t i o ns h o u l d b e p u t o nt h eg r o u n d i n g p r o b l e mo f p o w e rs y s t e m 1 1 1 eb a s i cd e m a n d sf o re l e c t r i cp o w e r s y s t e ms a f eo p e r a t i o na r et o e n s u r et h e p e r s o n n e l a n d e q u i p m e n ts a f e t y ，a n d t h er e l i a b l e s y s t e m o p e r a t i o n t h e s e d e m a n d sa r em u c hc l o s er e l a t e dw i t ht h e d e s i g n o f g r o u n d i n gs y s t e m a c c o r d i n g t ot h e p r e v i o u sp o w e rs y s t e md e s i g n s t a n d a r d s ，i ti so n l yr e q u i r e dt h a tt h eg r o u n d i n gr e s i s t a n c eo nt h es t e p v o l t a g ea n dt o u c hv o l t a g ei s l e s st h a n0 5 o h m h o w e v e r ，i nt h en e w l y p u b l i s h e ds t a n d a r d “g r o u n d i n g f o ra ce l e c t r i c a li n s t a l l a t i o n s ” ( d l t 6 2 1 19 9 7 ) ，h i g h e rd e m a n d sf o r g r o u n d i n g r e s i s t a n c ea r ep u tf o r w a r d m o r e o v e r ，s h o r t c i r c u i tc u r r e n ti n c r e a s e sl a r g e l yw i t ht h eg r o w t ho fp o w e r n e t w o r k ，w h i c ha l s om u l t i p l yt h ed i f f i c u l t i e so fg r o u n d i n gs y s t e md e s i g n i nt h ea r e ao fh i 【g hs o i l r e s i s t i v i t y ，t h i sp r o b l e mi s e v e nm o r ee v i d e n t t h e r e f o r e i ti s n e c e s s a r y t ot a k ee f f e c t i v em e a s u r e st or e d u c et h e g r o u n d i n g r e s i s t a n c e u p t i l l n o w ，t h ep r i n c i p l e m e a s u r e s a d o p t e d a r ea sf o l l o w s ： e x p a n d i n g t h ea r e ao fg r o u n d i n g n e t ，i n c r e a s i n gg r o u n d i n gr o d ，s o i l r e n e w a la n du s eo fc h e m i c a lp r e p a r a t i o ne t c i nt h ep r a c t i c eo f e n g i n e e r i n g ， i ti s v e r yc o m m o nt o t a k em e a s u r e so nr e s i s t a n c er e d u c t i o n w i l l f u l l y ， n e g l e c t i n gi n v e s t i g a t i o no fe x t e r n a lc o n d i t i o n s ，g e o g r a p h i cl o c a t i o na n d g e o l o g yc o n d i t i o n s t h e s em e a s u r e so f t e nd on o tm e e tt h er e q u i r e m e n t s 1 1 1 a b s t r a c t a n de v e n b r i n gd a n g e r s t os a f eo p e r a t i o no fe l e c t r i cp o w e r s y s t e m s i nt h i s t h e s i s ，t h e c o n v e n t i o n a l a p p r o a c h e s f o r g r o u n d i n g c o m p u t a t i o na r eb r i e f l yi n t r o d u c e d i nc h a p t e r3 ，i tl a y ss p e c i a ls t r e s so n t h e g e n e r a lr e q u i r e m e n tf o rt h eg r o u n d i n gd e v i c e i n p o w e rp l a n t s a n d s u b s t a t i o n s f o r m u l a sf o rg r o u n d i n gt r u n kc o m p u t a t i o na r ed e s c r i b e d ；t h e d e s i g nf o rt h eg r o u n d i n g n e ti np o w e r p l a n ta n d s u b s t a t i o n si sd i s c u s s e di n d e t a i l s ，i n c l u d i n gt h ed e s i g ns t e p ，r e q u i r e m e n t ，a sw e l la st h ec o n s t r u c t i o n m e t h o d i n c h a p t e r4 ，s e v e r a lm e a s u r e s f o rr e s i s t a n c er e d u c t i o na r ed i s c u s s e d i n c l u d i n g t h ee x t e r n a l e x p a n d i n gm e t h o d ，t h ed e e p w e l l m e t h o d ，t h e e x p a n d i n gn e tm e t h o d ，t h eg r o u n d i n gn e tu n d e rw a t e rm e t h o d ，a n dt h e c h e m i c a l p r e p a r a t i o nm e t h o d i nv i e w o ft h ep r e s e n ts i t u a t i o no fd i s o r d e r e d m a r k e t ，t h i sc h a p t e rc e n t e r so nt h es e l e c t i o no fc h e m i c a lp r e p a r a t i o n i t s c h a r a c t e r i s t i c s ，c o r r o s i v e n e s sa n d s t a b i l i t y a r e p u t f o r w a r d t h e c o n s t r u c t i o nm e t h o di sa l s od e s c r i b e d i n c h a p t e r5 ，t h em a i np r o b l e m s i nt h eg r o u n d i n gn e to f p o w e rp l a n t s a n ds u b s t a t i o n sa r ed i s c u s s e d t h e i m p r o v e m e n ts t e pa n da p p r o a c ha r e p r e s e n t e d i nc h a p t e r6 ，a se x a m p l e s ，t h eg r o u n d i n gn e t so ft w os u b s t a t i o n si n z h u m a d i a na r e d e s i g n e d a n dr e c o n s t r u c t e d a f t e r i m p r o v e m e n t ，t h e g r o u n d i n gr e s i s t a n c e ，t h et o u c hv o l t a g ea n dt h es t e pv o l t a g ea r r i v et ot h e r e q u i r e m e n t t h e s et w op r a c t i c a le x a m p l e sw i l lp r o v i d eg u i d a n c ea n d r e f e r e n c ef o rs o l v i n gt h e g r o u n d i n gp r o b l e m f i n a l l y ，t h es e l e c t i o no fg r o u n d i n gm e t h o di sm u c hi m p o r t a n tt ot h e s a f eo p e r a t i o no fe l e c t r i cp o w e r s y s t e m s ，w i l l f u l u s eo f r e s i s t a n c e r e d u c t i o n m e t h o d sp r o v e st ob eh a r m f u l b a s e do nt h es t u d ya n da n a l y s i so fe a c h m e t h o d ，t h i st h e s i s s u m su pi t s r e s p e c t i v e c h a r a c t e r i s t i c sa n ds c o p eo f a p p l i c a t i o n ，a n dc l a r i t i e ss o m ec o m m o nm i s t a k e si np r a c t i c e r e s u l t so f t h i st h e s i sp r o v i d et h eh e l pf o rf u r t h e rs t u d ya n dt a k e sn o t a b l ee f f e c ti n e l e c t r i cp o w e r e n g i n e e r i n g k e yw o r d s g r o u n d i n gr e s i s t a n c e ；g r o u n d i n gn e t ；t o u c hv o l t a g e ；s t e p v o l t a g e i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 发电厂、变电所接地问题 近年来，随着电力系统电压等级的不断提高和系统容量的不断增大，接 地故障电流和发变电站接地网的面积也不断增大，生产运行部门对于降低地 网接地电阻、接触电压和跨步电压，保障电力系统安全、可靠运行的呼声越 来越高。要确保人身和设备的安全，维护电力系统的可靠运行，需要降低发 电厂、变电站的接地电阻。 接地装置的设计是电力工程设计的重要内容之一，其主要作用是为了保 证人身和设备的安全，以及满足各种不同电压电气设备接地的要求。在发 电厂、变电站接地系统设计时，由于要对安全、经济等诸多因素均衡考虑， 所以对接地系统的设计经过了由经验公式估计接地系统接地电阻到以数值计 算方法为主的科学分析的转变1 2 - 1 0 1 。由于接地系统的介质复杂性，经验公式 考虑的因素主要有接地系统所处位置的地质参数与水平地网的尺寸。一般采 用的接地电阻r 理论估算公式为 r ：0 f 5 p( 1 1 ) s 式中，p 为土壤电阻率q m ，s 为接地网的面积m 2 。但是，这一公式并没 有考虑到在水平网基础上添加垂直接地极的影响。 在高土壤电阻率地区，设计发电厂、变电站接地电阻都很难满足规程要 求，特别是面积较小的发电厂、变电站要降低接地电阻必须采用降阻措施。 对此问题已有大量的研究成果。4 0 i 。工程上主要采用的降阻措施有增大接地 网的面积、引外接地、增设垂直接地极、换土以及使用化学元素降阻剂等。 这些降阻措施中，增大地网面积和引外接地涉及重新征地和难以维护等技术 和经济问题，不便于工程中采用，而换土又会增加巨大的工程量和资金投入， 特别是在高土壤电阻率地区有时换土无法实现，因此实际工程中很少采用。 笙二里堡堡 随着g i s 技术的发展，发电厂、变电站采用g i s 越来越多，大大缩小了发电 厂、变电站的占地面积，因此其接地电阻就难以满足规程要求。 1 2 本文的主要内容 本文对工程上主要采用的几种降阻措施进行了研究，详细分析其降阻性 能，推导出计算公式，并说明其适用范围。从电力工程的实际出发，详细论 述了发电厂、变电所接地装置的设计、改造及施工方法。 本文第二章简单介绍了常规的接地计算，在第三章重点研究了发电厂、 变电所接她装置的一般要求，第四章介绍了几种降阻措施，如外延法，深并 式法，扩网及水下地网法，降阻剂法等。第五章介绍了发电厂、变电所接地 网存在的主要问题，提出了改造步骤及改造方法。第六章结合驻马店市电业 局两个变电站接地网设计及改造的具体实例，因地制宜地做出了设计及改造 方案。 第二章常规的接地计算 第二章常规的接地计算 2 1 接地概述 接地就是将电力或建筑电气装置、设施中某些导电部分，经接地线接至 接地极。其主要目的是： 防止故障电流危害人身和设备； 防止雷电流危害人身和设备； 防止感应电流危害人身和设备； 防止开关设备操作过电压损坏设备； 保证施工人员和设备的安全等等。 接地种类按用途分有以下四种： a ) m 作( 系统) 接地，即在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地 ( 如中性点直接接地或经其他装置接地等) ； b ) 保护按地，即电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等， 由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备安全而设的接地； c ) 雷电保护接地，即为雷电保护装置( 避雷针、避雷线和避雷器等) 向大 地泄放雷电流而设的接地； d ) 防静电接地，即为防止静电对易燃油、天然气贮罐和管道等的危险作 用而设的接地。 在电力系统中，发电厂、变电所的接地设计主要是电气设备的保护接地。 具体的讲，也就是将电气设备在正常运行情况下不带电的金属外壳、配电装 置的金属构架等和接地体之间作良好的金属接连，如电机的外壳接地、敷设 线路的管路接地等。电气设备的金属外壳和配电装置的金属构架在其绝缘破 坏或发生其它故障对，这些部分就有可能带电，如果人体触及就会发生危险， 若采用保护接地，就可以大大降低甚至消除这种触电的危险性，利用图2 一l ( a ) ，( b ) 可说明保护接地的作用原理。 若电气设备外壳没有保护接地。如图2 1 ( a ) 所示，当发生单相碰壳时， 1 笙= 里芏塑塑堡些生墨 一 外壳就带有相电压。此时如人体触及外壳，就会有单相接地电流厶。d 通过人 体，使人遭受触电的危险。 若电气设备外壳装有保护接地，如图2 1 ( b ) 所示，则当发生同样的单 相碰壳故障时，外壳上所带电压就不再是相电压，而是对地电压，即接地外 壳、接地线、接地体等与“地”之间的电位差，记为以。d 。且有 u 鲥= i r m a r 口d ( 2 1 ) 式中：u “一对地电压，v r 。一电气设备接地装置的接地电阻，q ； i v , a 一流过接地装置的单相接地电流，a 。 ( a ) 没有保护接地( b ) 有保护接地 图2 - 1保护接地的作用原理 如果这时人体触及外壳，则人体与按地装置并联，单相接地电流将同时 流入人体和接地装置。通过人体的电流厶为： b = 鱼墨型( 2 - - 2 、 r m d + r b 式中凰为人体电阻，q ；约为1 5 0 0 q 。 由式2 - 2 可见，接地电阻r g n d 愈小，通过人体的电流就愈小，最理想的 4 第二章常规的接地计算 就是接地电阻为零，但实际上这是不可能的。通常人体电阻比接地电阻大数 百倍，所以流经人体的电流要比流经接地装置的电流小数倍。只要采取有效 措施使接地电阻足够小，就可使得厶z 0 ，从而避免触电的危险。 但是，在低压三相四线制配电系统中，即使采用了保护接地，也还可能 有发生触电的危险，这一点往往容易被人们忽视。图2 2 所示为己采用了保 护接地的3 8 0 2 2 0 v 低压配电系统，如果此时人体触及漏电设备，由于如远 远小于r g n d ，接地电流毛。d 近似为： 枷若毛 _ 3 ) 式中：u d 一低压配电系统的相电压，v ； r 。一发电机或变压器中性点接的装置的工作接地电阻，q 。 人体承受的电压u b 为 乩= 删r f d ( 2 - - 4 ) 流经人体的电流厶为 仁鲁 c z 吲 如果u p = 2 2 0 v , r g n d 。r w = 4q ，则毛n d 2 2 7 5 a ，u b 2 1 1 0 v , 厶= 1 4 6 m a 。1 4 6 m a 电 流对人仍然是非常危险的，并且2 7 5 a 的接地电流往往不足以使保护装置动 作，可能导致故障长期存在。为了避免触电的危险性，这类系统中的电气设 备往往采用接零保护。 第二章常规的接地计算 图2 - 2 接地系统中采用的保护接地的危险性 2 2 接地电阻 接地极或自然接地体对地电阻的总和，称为按地装置的接地电阻。接地 电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通 过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻，称为工频接地电阻；按通过接 地极流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻。在电力系统的 接地设计中，接地电阻除另外注明外，均指工频按地电阻。 一、电气装置保护接地的范围 电气装置和设施的下列金属部分，均应接地： a ) 电机、变压器和高压电器等的底座和外壳； b ) 电气设备传动装置； c ) a 感器的二次绕组： d ) 发电机中性点柜外壳、发电机出线柜和封闭母线的外壳等； e ) 气体绝缘全封闭组合电器( g i s ) 的接地端子： f ) 配电、控制、保护用的屏( 柜、箱) 及操作台等的金属框架： g ) 铠装控制电缆的外皮； h ) 屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构、以及靠近带电部分的金 属围栏和金属门； 6 笙三童堂塑堕堡垫生望 i ) 电j j 电缆接线盒、终端盒的外壳，电缆外皮，穿线钢管和电缆桥架等； i ) 装有避雷线的架空线路杆塔： k 1 除沥青地面的居民区外，其他居民区内，不接地、消弧线圈接地和高电 阻接地系统中无避雷线架空线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔； 1 1 装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电气设备； m ) 箱式变电站的金属箱体。 二、电气装置的接地电阻 发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻要求如下： a ) 有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接 地电阻宜符合下列要求 1 1 一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求： r兰2000(2-6) 式中：r 一考虑到季节变化的最大接地电阻，q ； 卜计算用的流经接地装置的入地短路电流，a 。 公式( 2 - 6 ) 中计算有流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内、 外短路时，经接地装置流入地中的最大电流对称分量最大值，该电流应按5 1 0 年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路 电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。 2 ) 当接地装置的接地电阻不符合式( 2 - 6 ) 要求时，可通过技术经济比 较增大接地电阻，但不得大于o 5q ，且应符合以下要求： i ) 为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所 外或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离措簏； i i ) 考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电厂、 变电所内的3 1 0 k v 避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量： i ) 设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。 我国在s d j 8 电力设备接地设计技术规程中对部分电力系统电气设备 接地电阻合格值有明确的规定，如附表2 - 1 所示，用它可作为埋设接地装置 第二章常规的接地计算 时检查接地电阻是否合格的依据。 附表2 - 1接地阻的合格值 接地电阻 名称接地装置使用特点 合格值 备注 ( q ) 1 k v 及以上接地电流 接地装置仅用于该系统o 5 系统 1 k v 及以上小接地电接地装置仅用于该系统1 0 流系统接地装置与l k v 以下系统共用 1 0 接地装置与总容量在1 0 0 1 k v相应的重复接地电 4 1 k v 及以下的直接地以上的发电机或变压器相连阻小于等于1 0 q 与非直接接地系统接地装置与总容量在1 0 0 l k v相应的重复接地电 l o 以下的发电机或变压器相连阻小于等于3 0 q 三、人工接地极工频接地电阻的计算 ( 1 ) 垂直接地极的接地电阻可利用下式计算( 图2 - 3 ) 当l d 时， 耻乞( - ”划( 2 - - 7 ) 式中：r 。一垂直接地极的接地电阻，q ； p 一土壤电阻率，q m ； p 一一r ：= 、t l 、；1 厂 v 。 l j 、一7 j 图2 3垂直接地极的示意图2 4 几种型式钢材的计算用尺寸 r _ 【铽i _ 1 刮 第二章常规的接地计算 卜一垂直接地极的长度，i i l ； 卜接地极用圆钢时，圆钢的直径，m 【当用其他型式钢材时，其等效直径应按 下式计算( 图2 - 4 ) ：钢管，d = d l ；扁钢，d = 兰；等边角钢，d = o 8 4 b ；不等边 角钢，d = o 7 1 6 l 岛( 6 1 2 + 霹) 。 ( 2 ) 不同形状接地极的接地电阻可利用下式计算； r h = 轰峙+ 卅( 2 - - 8 ) 式中：凰一水平接地极的接地电阻，q ： 三一水平接地极的总长度，m ； h 一水平接地极的埋设深度，m ； d 一水平接地极的直径或等效直径，m ； 爿一水平接地极的形状系数。 水平接地极的形状系数可采用表2 - 2 所列数值。 表2 2水平接地极的形状系数a 水平接地形 lo+ 口 状 形状系数a 0 6o 1 80 4 8o 8 912 1 9 下式计算 r = a l r e ( 2 - - 9 ) 舯铲( ，z 珂去一o ： 雩 r , = 0 2 1 3 - 去- ( 1 删+ 轰( n 丽s 铷 口2 礁1 第二章常规的接地计算 q 式中：r 。一任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，q ； r 。一等值( 即等面积、等水平接地极总长度) 方形地网接地电阻 s 一接地网的总面积，m 2 ； 扣水平接地极的直径或等效直径，m ： h 一水平接地极的埋设深度，m ： l o 一接地网的外缘边线总长度，m ； l 一水平接地极的总长度，m ( 4 ) 人工接地极工频接地电阻的简易计算，可采用表2 3 所列公式。 表2 - 3人工接地极工频接地电阻( q ) 简易计算式 接地极型式简易计算式 垂直式r * 0 3 p 单根水平式r o 0 3 , o r 。0 5 堡：0 2 8 旦 s r 复合式( 接地网) 轴- 石7 - 面p + 詈= 若+ 詈 注： 1 、垂直式为长度3 m 左右的接地极； 2 、单根水平式为长度6 0m 左右的接地极； 3 、复合式中，s 为大于l o o m 2 的闭合接地网的面积；r 为与 接地网面积s 等值的圆的半径，即等效半径，m 1 0 第三章发电厂、变屯所的接地装置 第三章发电厂、变电所的接地装置 3 1发电厂、变电所接地的意义 发电厂、变电所的接地好坏直接关系到设备和人身的安全，因而愈来愈 受到人们的重视，因为发电厂、变电所的接地网不但要满足工频短路电流的 要求，还要满足雷电冲击电流的要求。以前由于接地网的缺陷，曾发生了不 少事故，事故的原因既有地网接地电阻方面的问题，又有地网均压方面的问 题。随着电网的发展，特别是发电厂、变电所内微机保护、综合自动化装置 的大量应用，这样弱电元件对接地网的要求更高，地电位的干扰对监控和自 动化装置的影响不得不引起人们的重视。为了保证发电厂、变电所内的一次 设备、二次设备和微机自控装置的安全稳定运行，对发电厂和变电所的接地 网必须着重解决以下问题。 ( 1 ) 接地网的接地电阻问题，因为它直接关系到工频接地短路和雷电流 入地时地电位的升高。 ( 2 ) 地网均压问题，特别是接地网的局部容易向电缆沟内的电缆产生反 击造成控制保护设备的损坏引发恶性事故。 ( 3 ) 设备接地问题，特别严重的是有的防雷设备，如避雷线、避雷器的 接地不好，会产生很高的残压和反击过电压，如正阳县1 1 0 k v 变电所在1 9 9 2 年做地网连通试验时发现，l l o k v 电压互感器、避雷器间隔与地网不通，l l o k v 系统与地网不通，结果在那几年年年雷雨时都打坏设备。 ( 4 ) 接地线的热稳定问题，如果接地线的热稳定达不到要求，在接地短 路电流流过时，就会把接地线烧断，造成设备外壳带电，还容易发生高压向 保护和控制线反击。如平桥电厂，在1 9 8 7 年7 月就发生过一次故事，其原因 是由于3 5 k v 断路器内短路而接地线又被烧断开路，造成了高压向保护电缆 反击，使继电保护瘫痪，事故扩大。 ( 5 ) 接地网的腐蚀问题，由于接地装置在地下运行，故运行条件恶劣， 特别是在一些潮湿和有害气体存在的地方，或土壤呈酸性的地方最容易发生 1 l 笙三望垄皇! ：窭皇墅塑堡些茎里 腐蚀。接地网腐蚀后电气参数会发生变化，甚至会造成电气设备的接地与地 网之间，地网各部分之问形成电气上的开路，因而应受到特别的重视。 3 2 发电厂、变电所接地的一般要求 一、发电厂、变电所的接地电阻 1 有效接地系统和低电阻接地系统 有效接地系统和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的 接地电阻应符合下列要求。 ( 1 ) 一般情况下，按地装置的接地电阻应符合下式要求 r 2 0 0 0 i( 3 - - 1 ) 式中i 卜考虑到季节变化的最大接地电阻，q ： i 一流经接地装置的入地短路电流，a 。 式( 3 - 1 ) 中计算用流经接地装置的入地短路电流，采用在接地网内、外 短路时，经接地装置流入地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按 5 1 0 年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间 的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。 发电厂或变电所内外发生接地短路时，流经接地装置的电流可分别按下 式计算 i 一( i m a x i n ) ( 1 一k c i )( 3 2 ) i 。i n ( 1 - k e 2 )( 3 3 ) 式中i 一入地短路电流，a ： i m a x 一发生接地短路时的最大接地短路电流，a ： i n 一发生最大接地短路电流时，流经发电厂、变电所接地中性点的 最大接地短路电流，a ； k 。1 、k 。2 一分别为发电厂、变电所内或外短路时，避雷线的工频分 流系数。 计算用人地短路电流取两式中较大的i 值。 ( 2 ) 当接地网的按地电阻由于受条件限制，比如土壤电阻率较高，又没 1 2 苎三主垄皇：奎皇堑塑堡些薹里 一 法扩大地网，地下又没有可以利用的地层时，可以通过技术经济比较，适当 增大接地电阻，但不得大于5q ，其人工接地网及有关电气装置应符合以下 要求： 1 ) 为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所外 或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备 加隔离变压器；向厂、所外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在 厂、所内接地，改在厂、所外适当的地方接地：通向厂、所外的管道采用绝 缘段、铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等等。 2 ) 考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电厂、变 电所内的3 1 0 k v 阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。 3 ) 设计接地同时，应验算接触电压和跨步电压。 2 不接地、消弧线接地和高电阻接地系统 不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置 保护接地的接地电阻应符合下列要求。 ( 1 ) 高压与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置应 符合下式要求 r120(3-4) 但不应大于4 q 。 ( 2 ) 高压电气装置的接地装置，应符合下式要求 r 2 5 0( 3 5 ) 式中r 一考虑到季节变化的最大接地电阻，q ； i 一计算用的接地故障电流，a 。 但不宣大于1 0 q 。 应注意，变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避雷线接地装置的散 流作用。 ( 3 ) 消弧线圈接地系统中，计算用的接地故障电流应采用下列数值： 对于装有消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于接 苎三主垄皇! ：壅皇盟盟蕉些茎矍 在同一接地装置中同一系统各消弧线圈额定电流总和的1 2 5 倍：对于不装 消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置计算电流，等于系统中断开 最大一台消弧线圈或系统中最长线路被切除时的最大可能残余电流值。 ( 4 ) 在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于3 0 0 ，且应符合跨步电 压和接触电压的要求。 3 发电厂、变电所电气装置雷电保护接地的接地电阻 ( 1 ) 独立避雷针( 含悬挂独立避雷线的架构) 的接地电阻。在土壤电阻 率不大5 0 0 q m 的地区不应大于1 0 q ；在高土壤电阻率地区的接地电阻，如 接地电阻难于降到1 0 q ，允许采用较高的电阻值，但空气中和地中距离必须 符合下列要求： 1 ) 独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分、 架构接地部分之间的空气中距离s 。，应符合下式要求 s 。0 2 r 。+ 0 1 h ( 3 6 ) 式中s 。一空气中距离，m ； r i 一避雷针的冲击接地电阻，q ； b 一避雷针校验点的高度，m 。 2 ) 独立避雷针的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距离s 。，应 符合式( 3 7 ) 的要求 s 。o 3 r 。 ( 3 7 ) 式中s 。一地中距离，m 。 如不能满足式( 3 7 ) 时，避雷针的接地装置也可与主接地网连接，但 避雷针与主接地网的地下连接点至3 5 k v 及以下设备与主接地网的地下连接 点之间，连接线埋在地中的长度不应小于1 5 m 。 ( 2 ) 变压器门型构架上的避雷针、线的接地电阻。除水力发电厂外，在 变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于1 5 m 的配电装置的架构上，当 土壤电阻率大于3 5 0 q m 时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于3 5 0 q m ， 则应根据方案比较经济效益，并经过计算后采用相应的防止反击措施，并至 第三苹发电j 、变电所的接地装置 少遵守下列规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线。 1 ) 装在变压器门型架构上的避雷针应与地网连接，并应沿不同方向引出 3 4 根放射型水平接地体。在每根水平接地体上离避雷针架构3 5 m 处装设 一根垂直接地体。 2 ) 直接在3 3 5 k v 变压器的所有绕组出线上或在离变压器电气距离不大 于5 m 的条件下装设阀式避雷器。 高压侧电压为3 5 k v 的变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电 所接地电阻不应超过4 q ( 不包括架构基础的接地电阻) 。 4 其他要求 ( 1 ) 发电厂和变电所有爆炸危险，且爆炸后有可能波及发电厂和变电所 内主设备或严重影响发供电的建( 构) 筑物，防雷电感应的接地电阻不应大 于3 0 q 。 ( 2 ) 发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电阻不应大于3 0 q 。 二、发电厂、变电所的接地网均压要求 确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时，考虑保护接地的要求， 应降低接触电位差和跨步电位差，并应符合下列要求： ( 1 ) 在1 1 0 k v 及以上有效接地系统和6 3 5 k v 低电阻接地系统，发生 单相接地或异点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步 电位差不应超过下列数值 u 。：1 7 4 + 0 f 1 7 一p l ( 3 - - 8 ) u f2 了7 一 4 t u 。：1 7 4 + ，0 一7 p l ( 3 - - 9 ) u ，= 乍一 q t 式中u 。一接触电位差，v ； u 。一跨步电位差，v ； p 厂人脚站立处地表面的土壤电阻率，q m 。 t 一接地短路( 故障) 电流持续时间，s 。 苎三童叁皇! ：壅皇堕竺望些茎曼 ( 2 ) 3 6 6 k v 不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统，发生单相接 地故障后，当不迅速切除故障时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和 跨步电位差不应超过下列数值 u = 5 0 + o 0 5 所 ( 3 1 0 ) u = 5 0 + 0 2 p j - ( 3 1 1 ) ( 3 ) 在条件特别恶劣的场所，例如水田中，接触电位差和跨步电位差的 允许值宜适当降低。 三发电厂、变电所接地装置的热稳定 ( 1 ) 在有效接地系统中，发电厂、变电所电气装置中电气设备接地线的 截面，应按接地短路电流进行热稳定校验。钢接地线的短时温度不应超过4 0 0 。铜接地线不应超过4 5 0 c ，铝接地线不应超过3 0 0 c 。 ( 2 ) 校验不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中电气设备接地线的 热稳定时，敷设在地上的接地线长时间温度不应大于1 5 0 。c ，敷设在地下的 接地线长时间温度不应大于1 0 0 。c 。 当按7 0 c 的允许载流量曲线选定接地线的截面时，对于敷设在地上的接 地线，流过接地线的计算电流应采用单相接地故障电流的6 0 m ；对于敷设在 地下的接地线，流过接地线的计算电流应采用单相接地故障电流的7 5 。 ( 3 ) 与架空送、配电线路相连的6 6 6 k v 高压电气装置中的电气设备接 地线。还应按两相异地短路校验热稳定，接地线的短时温度同( 1 ) 。 四、发电厂、变电所接地装置的形式要求 ( 1 ) 计及腐蚀影响后，接地装置的设计使用年限，应与地面工程的设计 使用年限相当。 ( 2 ) 接地装置的防腐蚀设计，宜按当地的腐蚀数据进行。 ( 3 ) 在腐蚀严重地区，敷设在电缆沟中的接地线和敷设在屋内或地面上 的接地线，宜采用热镀锌；对埋入地下的接地体宜采用适当的防腐措施，如 在接地体四周施加高效膨润土降阻防腐剂，或者采用阴极保护等措施。接地 线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。 第三苹发电j 、变电所的援地装置 五、发电厂、变电所地网的形式要求 发电厂、变电所电气装置的接地装置，除了利用自然接地极外，应敷设 以水平接地体为主的人工接地网。 人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小 于均压带间距的一半。接地网内应敷设水平均压带。接地网的埋设深度不宜 小于o 6 m ，有条件的埋设在l m 阻下。北方冻土区应埋设在冻土层以下。 接地网可采用长孔网或方孔网，但方孔网的均压，特别是在冲击电流作 用下的均压效果要好得多。 接地网的均压带可采用等距或不等距布置。 3 5 k v 以上变电所接地网边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青 路面或在地下装设两条与地网相连的均压带。 六、发电厂、变电所设备接地要求 ( 1 ) 发电厂、变电所电气装置中下列部位应专门敷设接地线接地： 1 ) 发电机机座或外壳、出线柜、中性点柜的金属底座和外壳、封闭母线 的外壳； 2 ) 1 1 0 k v 及以上钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳； 3 ) 箱式变电所的金属箱体； 4 ) 直接接地的变压器中性点； 5 ) 变压器、发电机、高压并联电抗器中性点所接消弧线圈、接地电抗器、 电阻器或变压器等的接地端子； 6 ) g i s 的接地端子； 7 ) 避雷器，避雷针、线等的接地端子。 3 3发电厂、变电所网格式接地网的接地电阻计算 发电厂、变电所的接地网一般为网格式地网，论形式可分为长孔地网和 方孔接地网，如地网面积相同，方孔地网要比长孔地网所用的钢材要多些， 但方孔地网均压特性、冲击特性都优于长孔地网。同时，方孔地网也更有利 于地面设备的接地。 1 7 第三章发电厂、变电所的接地装置 一、发电厂、变电所地网接地电阻的估算 若发电厂、变电所的接地网所占面积为a ，则当该面积内全部铺满钢材， 即地网成为一面积为a 的金属板时，其接地电阻可达最小值。反之，把水平 接地体减少到只剩一个勾划出地网轮廓的外框时，接地电阻将达最大值。如 果把发、变电所的地网所占面积用一等值的圆面积近似