变电站接地系统设计毕业论文.doc

内蒙古东北电力大学专科毕业设计说明书变电站接地系统设计毕业论文第一章 接地网和防雷保护的概述1 、变电站接地设计的必要性接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。2 变电站接地设计原则由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5，而是允许放宽到5，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，310kV避雷器不应动作或动作后不应损坏，应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。变电站接地网设计时应遵循以下原则：2.1 尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网；2.2 尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；2.3 应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。3 变电站接地电阻的构成及降阻措施3.1 接地引线电阻，是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。3.2 接地体本身的电阻，其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。3.3 接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值怀土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。3.4 从接地体开始向远处（20米）扩散电流所经过的路径土壤电阻，即散流电阻。决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。3.5 垂直接地体的最佳埋置深度是指能使散流电阻尽可能不而又易于达到的埋置深度。决定垂直接地体的最佳深度，应考虑到三维地网的因素，所谓三维地网，是指垂直接地体的埋置深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网。3.6 接地体的通常设计，是用多根垂直接地体打入地中，并以水平接地体并联组成接地体组，由于名单一接地体埋置的间距仅等于单一接地体长度的两倍左右，此时电流流入名单一接地体时，将受到相互的限制而妨碍电流的流散，即等于增加名单一接地体的电阻，这种影响电流流散的现象，称为屏蔽作用。3.7 化学降阻剂的应用,化学降阻剂机理是，在液态下从接地体向外侧土壤渗出，若干分钟固化后起着散流电极的作用。4 变电站接地电阻的测量接地网电阻值的大小，是判定接地网是否合格的重要部分，而对接地网电阻的测量采用的方法及设备也直接影响测量的结果，测量接地网电阻时，其接地棒和辐助接地体有两种布置法。对大型地网的电阻测量，应采用电流电压测量法，其接地棒，辅助接地体的布置应采用三角形由置法，并使辐助接地体的接地电阻不应大于10。通过接地装置的电流应大于30A，电源电压应为65220V交流工频电压，电压较低时测量较为安全，电压表应采用高内阻的表计，以减少该云支路的分流作用。这种测量方法的优点是，接地电阻不受测量范围的限制，特别适用于110KV以上系统的接地网的接地电阻测量，也适用于自动化系统接地电阻的测量，其测量的结果准确可靠。5 变电站防雷措施分类防雷措施总体概括为两种：避免雷电波的进入；利用保护装置将雷电波引入接地网。5.1 避雷针或避雷线雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电站大多采用独立避雷针，大变电站大多在变电站架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。5.2 避雷器避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化锌避雷器（MOA）。5.3 接地线接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1。6 变电站弱电设备防雷措施6.1 采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小。6.2 改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。6.3 改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。6.4 除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。6.5 所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网。6.6 在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。7 变电站直击雷的防雷措施7.1 防止反击：设备的接地点尽量远离避雷针接地引线的入地点，避雷针接地引下线尽量远离电气设备。7.2 装设集中接地装置：上述接地应与总线地网连接，并在连接下加装集中接地装置，其工频接地电阻碍大于10。7.3 主控室（楼）或网络控制楼及屋内配电装置直击雷的保护措施。若有金属屋顶或屋顶有金属结构时，将金属部分接地。若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。若结构为非导电的屋顶时，采用避雷保护，该避雷带的网络为810m设引下线接地。在电力设备接地设计规程（SDJ8-79）中对接地电阻有具体的规定，一般小于0.5。在高土壤电阻率地区，当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上不合理时，大接地短路电流系统接地电阻允许达到5，但应采取措施，如验算接触电势、跨步电压等。根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高不超过2 000V进行控制，再以接地电阻小于0.5和5进行要求。人们普遍认为，110kV以上变电站中，接地电阻值小于0.5认为合格，大于0.5就是不合格，不管短路电流有多大都不必采取措施，这是不合理的。接地的实质是控制变电站发生接地短路时，故障点电位的升高，接地主要是为了设备及人身的安全，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数，但不是唯一的。随着电力系统容量的不断增大，一般情况下，单相短路电流值较大，在有效接地系统中单相接地时的短路电流一般都超过4kA，从安全方面讲，不管在什么情况下，都应该验算地网的接触电势和跨步电压。当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点：经架空地线；经设备接地引下线、地网流入所内变压器中性点；经地网入地后通过大地流回系统中性点，对地网接地电阻起决定作用的是短路电流。所以正确考虑和计算各部分短路电流值，对合理设计地网有很大的影响。110kV以上的变电站，线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。当发生接地短路时，很大一部分短路电流经架空地线分流，因此，在计算时应考虑该部分分流。发生接地故障时，总的短路电流是一定的，只要增大架空地线的分流电流，就可减少入地短路电流，因此，降低架空地线的阻抗也是安全接地的一种方法。架空地线采用良导体，正确利用架空地线系统分流将会使地网更为有利。入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流，再减去流经变压器中性点的电流，计算下来，入地短路电流值相对比较小，由于接地电阻值R2 000/I所以接地电阻相应的允许值就比较大，对于一个给定的地网，其接地电阻基本确定： R0.5P/S式中：P土壤电阻率； S接地网面积； R接地电阻。 从公式中可以看出，对实际的接地网面积减少有很大的影响。地网面积确定后，其接地电阻也就基本一定，因此，在地网布置设计时，应充分利用变电所的全部可利用的面积，如果面积不增加，接地电阻是很难减小的。1.2.3 接地和接地网在220kV变电站中，一般采用水平接地线为主，由于220kV变电站接地网采用一般只能在围墙内采取措施，特别是一些变电站站土壤率比较高。按其作用，可以分为工作接地、保护接地、防雷保护接地和防静电接地。工作接地，在正常或事故情况下，为了保证电气设备可靠运行而必须在电力系统中某一点进行接地。即为运行需要所设的接地。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。防雷装置的接地，能在雷击时将强大的雷电流泄入大地，减小雷电流流过时引起的电位升高。保护接地，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;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;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，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时，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。1.3 接地网材料的选择和敷设深度接地网是以水平接地线为主边缘带有垂直接地极的复合型地网。常选扁钢和圆钢两种，采用热镀锌材料。地网的敷设深度易采用0.6-0.8m.冬季垂直接地极大部分伸于下层非冻结土壤中，这时土壤结构可以等效为两层电阻率不同的土壤结构，有研究表明，对于处于双层土壤介质中的垂直电极，其各部分的散流密度与周围介质的电阻率成反比，除了在电极尖端处。因此，在季节性冻土地区，采用这种带有垂直接地极的复合型地网也将主要取决于地网的非冻结土壤。接地电阻应满足一年四季变化的要求，实际上这很难做到，所以要合理的确定地网的埋设深度。1.4 接触电压与跨步电压人站在发生接地故障的设备旁边（相距0.8m），手触及设备外壳，人的手和脚所接触的两点间呈现的电位差，称为接触电压。人在接地短路点周围行走，两脚之间（跨距0.8m）的电位差，称为跨步电压。人体受电击时，常常是在离设备较远处接触到被接地的与接地网同电位的设备外壳支架、操动机构、金属遮拦等物件。当人工接地网地面上局部地区的接触电势和跨步电压超过规定值，因地形、地质条件的限制扩大接地网的面积有困难，全面增设均压带又不经济时，可采用下列措施：在经常维护的通道、操动机构四周、保护网附近局部增设12m网孔的水平均压带，可直接降低大地表面电位梯度；铺设砾石地面或沥青地面，提高地表面电阻率，以降低人身承受的电压，也可将沥青混凝土重点使用。1.5接地装置的电位、最大接触电位差和最大跨步电位差发生接地故障时，接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差的计算(1)接地装置的电位可按下式计算 (24)式中：接地装置的电位，V； 计算用入地短路电流，A；接地装置（包括人工接地网及与其连接的所有其他自然接地极）的接地电阻，。(2)均压带等间距布置时接地网地表面的最大接触电位差、跨步电位差的计算。 接地网表面的最大接触电位差，即网孔中心对接地网接地极的最大电位差，可按下式计算 （25）式中：最大接触电位差，V； 最大接触电位差系数。当接地极的埋设深度h=0.60.8m时，可按下式计算 （26）式中：、和系数，对的接地网，可按式下计算。 (27) 方孔接地网 长孔接地网 （28） (29) （210）式中：均压带计算根数； 均压带等效直径，m； 、接地网的长度和宽度。接地网外的地表面最大跨步电位差可按下式计算 （211）式中：最大跨步电位差，V； 最大跨步电位差系数。正方形接地网的最大跨步电位差系数可按下式计算 （212） （213） （214）而T=0.8m，即跨步距离。 1.6 降低接触电压和跨步电压的方法接地体形状的选择 最好采用以水平接地体为主的人工接地网，使水平接地体成为闭合环形。同时，在环形网络内部加设相互平行的均压带，均压带的距离一般为45mm为宜。在一般情况接地体的埋设深度0.6m，为降低接触电压和跨步电压，要求水平接地体局部埋设深度1m，并应铺设5080cm厚的沥青碎石地面，宽度超出接地装置2m左右。1.7接地网设计基本要求1. 为保证交流电网正常运行和故障时的人身及设备安全，电气设备及设施宜接地或接中性线，并做到因地制宜，安全可靠，经济合理。2. 不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其中最小值的要求。3. 接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种自然接地体接地，并校验其热稳定。4. 当电站接地电阻难以满足运行要求时，可根据技术经济比较，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、均压和隔离等措施。对小面积接地和集中接地装置可采用人工降阻的方式降低接地电阻。5. 接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。 防雷装置的接地电阻可只考虑在雷季中土壤干燥状态的影响。6. 初期发电时，应根据电网实际的短路电流和所形成的接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨步电位差和转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取临时措施，保证初期发电时期电站安全运行。7. 工作接地及要求。1） 有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器中性点、线路并联电抗器中性点、电压互感器、接地开关等设备应按照系统需要进行接地。2） 不接地系统中,消弧线圈接地端、接地变压器接地端和绝缘监视电压互感器一次侧中性点需要直接接地。3） 中性点有效接地的系统，应装设能迅速自动切除短路故障的保护装置，也可装设延时自动切除的装置。1.10入地故障电流的计算在接地网设计中首先按下面两式算出流经接地装置的入地短路电流I 值，然后取下面两式中较大的I 值。 （216） （217）式中：Imax接地短路点的最大接地短路电流；In流经变电站接地中性点的最大接地短路电流；Ke1、Ke2分别为厂或所内和厂或所外短路时，避雷线的工频分流系数。当短路故障发生在地网内时，在流经接地点的短路电流Imax 中，由电站提供的那部分电流（In）可以通过接地线直接流回电源中性点，不会在地网接地电阻上形成压降。由于避雷线的存在，由系统提供的短路电流（Imax-In）中的一部分可以经避雷线及杆塔的接地电阻回路返回系统，不会在电站的接地电阻上形成压降。因此，经地网入地而造成地网电位升高的短路电流只有：当短路故障发生在地网外时，显然此时流经大地经地网返回的短路电流将由电站本身提供。同样，由于避雷线的存在，在短路电流的In 分量中将有一部分以避雷线为回路直接返回电源中性点，此时经地网返回的电流为Kel 为短路时，与变电所接地网相连的所有避雷线的分流系数。据专家分析，Kel 应由避雷线的出线回路数确定，出线为1 路时，取0.15；2 路时取0.28；3 路时取0.38；4 路时取0.47；5 路以上时取0.50.58，且应根据出线所跨走廊的分流效果做出相应的增减。Ke2 为所外接地时，避雷线向两侧的分流系数，一般取0.18，这仅适于变电所内有变压器中性点接地的所外接地。第二章 接地网和防雷保护的设计标准2.1接地网的设计标准2.1.1接地网保护接地电阻的设计标准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应该符合下列要求：（1）一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式 （2-1）式中：R：考虑到季节变化的最大接地电阻，； I：计算用的流经接地装置的入地短路电流，A式（2-1）中计算用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短路电流对称分量最大值，该电流应按510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。 发电厂或变电站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=()(1) （2-2）I=（1） （2-3）式中:I：入地短路电流，A；：接地短路时的最大接地短路电流，A；：发生最大接地短路电流时，流经变电站接地中性点的最大接地短路电流A；，：分别为变电站站内或站外短路时，避雷线的工频分流系数。计算用入地短路电流取（2-2）（2-3）中较大的I值。（2）当接地网的接地电阻由于受条件限制，比如土壤电阻率较高，又没法扩大地网，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5，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发电厂、变电站或将低电位引向发电厂、变电站内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备加隔离变压器；向厂、站外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在站内接地，改在站外适当的地方接地；通向站外的管道采用绝缘段、铁路轨道分别在两处加绝缘板等。2）考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，变电站内的10KV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。3）设计接地网时，应验算接触电压和跨步电压。2.1.2 接触电压和跨步电压设计标准在确定变电站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允许的接触电压和跨步电压最大值在110KV及以上有效接地系统和635KV低电阻接地系统，发生单相接地或异点两相接地时，变电站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= （2-4）U= （2-5）式中：U：接触电位差，VU：跨步电位差，V：人脚站立处低表面的土壤电阻率，m；t：接地短路电流持续时间，s。2接地网接触电压和跨步电压的校验标准 （1）接地装置的最大接触电位差可按下式计算：U=K U （2-6）式中：U：最大接触电位差，VK：最大接触电位差系数，U：接地装置的电位，V。当接地极的埋设深度h=0.60.8m时，K可按下式计算：K=KKKK（2-7）式中，KKKK为系数，对3030（m）A500500（m）的接地网，可按下式计算：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）式中：n：均压带根数；d：均压带等效直径，m；A：接地网面积，m。（2）接地装置的最大跨步电位差可按下式计算：U=K U （2-13）式中：U：最大跨步电位差，V；K：最大跨步电位差系数。其中K可按下式计算：K=（1.5）/ （2-14）=0.35（）（） （2-15）=0.1 （2-16）式中：A：接地网面积，m；T：人的跨步距离，一般取0.8m。对于接地装置的电位，则可按下式计算 （2-17）式中，R为接地装置的工频接电阻。2.2防雷保护的设计标准2.2.1避雷针的接地电阻计算标准避雷针的接地电阻本文使用圆形复合接地网。如图2-1所示为有5个垂直电极的圆形复合接地网。大多数防雷接地的接地电阻都安工频接地电阻值作标准规定，因此，可用工频接地电阻公式计算避雷针的接地电阻，计算结果一般小于10。圆形复合接地网的接地电阻可用下式计算:R= （2-18）R=() （2-19）R=(1)() （2-20）R= R （2-21）图2-1有5个垂直电极的圆形复合接地网2.2.2避雷针的保护范围设计标准1单只避雷针的情况单只避雷针的保护范围如图2-1所示。在高度为h的水平面上，其保护半径r可按下式计算当h时，r=（hh）p （2-22）当h 时，r=（1.5h2h）p （2-23）式中：h：避雷针的高度，m；h：被保护物体的高度，m；p：当h30m时，p=1；当30mh120m时，p=。图2-2 单支避雷针的保护范围2双支等高避雷针双支等高避雷针的保护范围如图2-2所示，确定两针外侧保护范围的方法与单支避雷针的相同，两针间的保护范围可通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点o的圆弧来确定，o电的高度h按下式计算：h=h （2-24）式中：D：两针间距离，m；p：当h30m时，p=1；当30m零序阻抗，说明220KV母线处发生接地短路时，两相接地短路电流大于单相接地短路电流，故总阻抗=2=20.021150.04107=0.08337 短路点的短路电流标幺值=35.9842 有名值=35.9842=9.443（KA） 由图3-8可知，在220KV母线发生短路时，短路电流有两个去向，一个是先经过变压器220KV的高压绕组并流经中性点，再分别由远期110KV系统、变压器10.5KV绕组接地；另一个去向是由远期220KV系统接地，所以该电流并不是流经接地装置的短路电流。220KV母线的分流系数=0.3168 所以短路时流经中性点的电流=9.4430.3168=2.992 (KA) 取=0.4，=0.1，由式（2-2）（2-3）可知，流经接地装置的电流=()(1)=（9.4432.992）（10.4）=3.8706 (KA)或=（1）=2.992（10.1）=2.6928 (KA)取上述两者较大者，即取=3.8706 KA（2）当110KV母线发生接地短路时，正序网如图3-10所示：3-10 110KV母线短路正序网图化简如3-11所示：图3-11 110KV母线短路正序网化简图=0.08880.0796=0.042 零序网如图3-12所示：图3-11 110KV母线短路零序网图整理得：=0.11870.00290.0593（0.08970.0601）=0.03283由于正序阻抗大于零序阻抗，说明110KV母线短路时两相接地短路电流大于单相接地短路电流，故总阻抗=2=0.042+0.032832=0.1077 短路点短路电流标幺值=27.8656 有名值=27.8656=14.6338（KA） 由图3-11可知，110KV母线短路时短路点的电流依然有两个流向：一个是由变压器110KV中压绕组流经中性点，然后分别流经220KV高压绕组和220KV远期系统、变压器10.5KV绕组接地，另一个流向是经远期110KV系统接地。同理，分流系数=0.7234 流经中性点的电流=0.723414.6338=10.5861 (KA) 流经接地装置的电流=()(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又因为=9.5221 =3.8706所以，取该变电站发生接地短路时的接地电阻I=9.5221 KA3计算接地装置的保护接地电阻将I=9.5221 代入公式（2-1）可得该变电站接地装置应该达到的接地电阻为R=0.21 3.3 220KV变电站接地网的布置3.3.1接地网布置的一般原则1发电厂、变电所的接地装置应充分利用一下自然接地体 ：（1）埋设在底下的金属管道（依然和有爆炸介质的管道除外；（2）金属井管；（3）与大地有可靠连接的建筑物及构筑物的金属结构和钢筋混凝土基础；（4）水工建筑物及类似建筑物的金属结构和钢筋混凝土基础；（5）穿线的钢管，电缆的金属外皮；（6）非绝缘的架空地线；2在利用了自然接地体后，应设置人工接地网。3对发电厂和变电所，不论采用何种形式的人工接地体，如井式、深钻式接地、引外接地等，都应敷设以水平接地体为主的人工接地网。对面积较大的接地网，降低接地电阻主要靠大面积水平接地体。它既有均压、减小接触电势和跨步电势的作用，又有散流的作用。一般情况下，发电厂、变电站接地网中的垂直接地体对工频散流作用不大。防雷接地装置可采用垂直接地体作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄雷电流之用。4人工接地网的边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面或“帽檐式”均压带。但在经常有人出入的地方，结合交通道路的施工，采用高电阻率的路面结构层作为安全措施，要比埋设帽檐式辅助均压带方便、具体采用哪种方式应因地制宜。5配电变压器的接地装置宜敷设成闭合环形，以防止因接地网流过中性线的不平衡电流在雨后地面积水或泥泞时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜触电事故。3.3.2计算均压带布置根数变电站占地总面积29463平方米，接地网的外边缘线总长度703米，水平接地极总长度6470米。将上述数据代入公式（2-12），可计算出均压带布置的根数：=2（）=18.62519（根）3.3.3 220KV变电站长孔地网的设计对该220KV变电站的接地网，采用以水平接地极为主边缘闭合的复合接地网。为了减小均压网外直角处的跨步电压差，四角做成平滑的弧形，圆弧半径不小于均压带间距的一半。根据变电站面积和接地网外边缘线总长度，计算出接地网的长为203.9米，宽为144.5米，布置19根均压带，水平接地极采用-50*6的镀锌扁钢，垂直接地极采用50型水煤气钢管为材料，在接地干线上铺设44根，每根独立避雷针上铺设5根。垂直接地极主要铺设在变压器和独立避雷针附近，为了加强冲击电流的扩散。要求将2.5米长的钢管的入地端加工成锥状砸入地内，接地体埋深为0.8米。避雷针垂直接地体采用圆形复合接地网，工频接地电阻要求小于10，具体材料的型号、用量等见表3-1所示。表3-1 主要材料表序号名称型号及规范单位数量备注1水平接地极-50*6 镀锌扁钢米32002垂直接地极50 长2.5米 镀锌水煤气管根793接地引上线-50*6 镀锌扁钢米独立避雷针的接地装置应与主接地网相连，但避雷针与住接地网的地下连接点至35KV及以下设备与主接地网地下连接点，沿接地体长度不得小于15米，并且避雷针与主接地网地下连接点至变压器接地线与主接地网地下连接点，沿接地体长度不得小于15米，变压器与接地网的连接点沿接地体的长度不得小于15米。接地干线与建筑物距离不宜小于1.5米，与围墙距离不宜小于1米。接地网接地电阻要求小于0.5欧姆。独立避雷针与主接地网地中距离不应小于3米，与道路或出入口的距离应大于3米。接地网的具体布置情况参看220KV变电站接地网设计大图3.4接地网的工频接地电阻计算水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻可用下式计算 （3-1）=（30.2） （3-2）R=0.213(1B)（3-3）B= （3-4）其中：任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，；：等值（即等面积、等水平接地极总长度）方形接地网的接地电阻，；A：接地网面积，；: 土壤电阻率，m；L: 接地体的总长度，m；h: 接地体的埋深，m；d: 接地导体等效半径，m。将原始数据代入上式，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 ，结论：说明接地装置的工频接地电阻不符合要求3.5接地网接触电压和跨步电压校验1允许的跨步电压和接触电压最大值将=150m，t=0.15s代入式（2-4）和（2-5），得：U=515.1068 （V）U=720.3749 （V）2接地装置的跨步电压和接触电压由式（2-17）可计算出接地装置的电位：U=IR=0.38839522.1=3697.4314 （V）（1）将相关数据代入式（2-6）（2-12），求得接地装置的接触电压：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说明接地网的最大接触电位差大于所允许的极限，即接触点位差不满足要求。（2）将数据代入式(2-13)（2-16），求得接地装置的跨步电压：=0.1=0.1=0.4359 =0.35（）（）=0.6595 K=（1.50.6595）/=0.04664 所以最大跨步电压U=K U=0.046643697.4314=172.4482（V） 720.3749说明最大跨步电压小于所允许的极限，即接地网的跨步电压满足要求。3.7降阻后接地电阻的校验设敷设降阻剂后接地装置的接地电阻=0.19，敷设降阻剂后接地装置的电位 =I=9522.10.19=1809.199（V） 此时接地网表面的最大接触电位差和跨步电位差分别为：1接触电位差U=K =0.16271809.199=294.3567 V 515.1068说明接触电位差满足要求。2跨步电位差U=K =0.046641809.199=84.3810 V 720.3749说明跨步电位差也满足要求。又因为=0.19 R=0.21结论：施加降阻剂后的接地电阻阻值满足工程要求。第四章 220kv变电站防雷保护计算4.1避雷针垂直接地体工频接地电阻的计算避雷针的工频接地电阻可用式（2-18）（2-21）计算，将相关数据代入，可得：R=()=+（）=2.9441 （）R=(1) =（）=1.2832 （）R= R =2.9441 =2.945 （）R=2.944 （） 10结论：避雷针接地电阻符合