变电所接地网改造前应验算接触电位差和跨步电位差

1、变电所接地网改造前应验算接触电位差和跨步电位差陈滢摘要目前我区新建成的变电所中不少存在着接地网的接地电阻达到不设计值要求的问题。通过对两座变电所进行数据分析结果表明，其中一座需要进行接地网改造，而另一座不需要进行改造，指出了接地网应验算接触电位差和跨步电位差的必要性。关键词接地网接地电阻接触电位差跨步电位差变电所1引言众所周知，接地网是电力系统中电气装置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置的安全设施，它对雷电、静电和故障电流起着泄流和均压的作用。但是，目前我区范围内，由我公司承建的变电所中不少存在着接地网的接地电阻达不到设计值的问题，如平果马头220kV变电所、平南大安22

2、0kV变电所、崇左金马220kV变电所等，这些变电所在按设计要求打深孔接地和加入物理降阻剂等方法进行处理后，接地电阻实测值仍达不到设计值要求，个别变电所由设计重新作方案实施降阻，但收效并不显著，由此追加的投资却达数十万元，且对今后的运行会有一定的影响。接地网接地电阻值达不到设计要求的问题，其原因除了变电所所在地域的土壤层结构较为复杂，或是施工单位在施工过程中没能严格遵照设计要求进行施工(如降阻剂的正确施用与否)外，更多的是非人为因素，即不明原因的因素。而对于非人为因素，目前设计施工和管理部门均没有太好的改进办法，这一问题在全国具有一定的普遍性，如果据此盲目地进行接地网改造，不仅增加了工程投资，

3、而且不一定收到预期的效果。笔者从数字计算上对接地电阻进行核算，一定程度上放宽了接地电阻的验算方法，进而可以减少部分不必要的投资。2交流电气装置接地的最新规定(1)中华人员共和国电力工业部1997年9月发布、1998年1月开始实施的电力行业标准DL/T6211997交流电气装置的接地(以下简称标准第5.1.1条之a)对发电厂、变电所的接地电阻作了如下规定：“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)一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求：R2000/I(5)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。公式(5

4、)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。2)当接地装置的接地电阻不符合式(5)的要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5，且应符合本标准6.2.2的要求。”(2)标准6.2.2条规定：“当接地电阻不符合式(5)的要求时，其人工接地网及有关电气装置还应符合以下要求：a)；b)；c)设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。”(3)标准3.4条之a)规定：“在110kV及以上有效接地系统和6

5、35kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，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：Ut（1740.17f）/Us（1740.7f）/式中：Ut接触电位差，V，指接地短路(故障)电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为0.8m处与设备外壳、架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间的电位差；Us跨步电位差，V，指接地短路 (故障)电流流过接地装置时，地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差；f人脚站立处地表面的土壤电阻率，。m；t接地短路(故障电流)持续时间，s。”该标准是根据原水利部1979年1月颁发的SDJ879电力设备接地设计技术

6、规程和1984年3月颁发的SD11984500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准合并修改之后提出的，同时，这一标准发布后，SDJ879和SD11984中“500kV电网电气设备接地”的有关规定即行废止。新规程中对接地网中接触电位差和跨步电位差的验算要求无疑是对接地网接地电阻的完善。3实例分析根据新规程，在接地电阻不满足要求时，可以对其接触电位差和跨步电位差进行验算，满足要求的，可视为合格。以下是平南大安220kV变电所和崇左金马220kV变电报的数据分析。表1中列举了这两个变电所的基本参数和接地电阻实测值，由表1的数据可以看出，平南大安220kV变电所和崇左金马220kV变电

7、所人工接地网的接地电阻实测值比设计值分别高了120%和43%。表2列举了按照标准6.2.2及3.4之a)的要求，对平所和金所的接触电位差和跨步电位差的验算结果(计算方法按标准附录B，从略)。可见，通过电位差验算，平所的接触电位差为956.04(V)，不满足允许的最大接触电位差要求，应对接地网进行改造处理；而金所的接触电位差466.17(V)和跨步电位差381.36(V)均满足要求，可不进行接地网改造或处理。表1电网参数表项目平所金所土壤电阻率(。m)523.11123.36(单相接地时最)(kA)(大短路电流)5.9824.97(流经变压器中)(kA)(性点短路电流)0.7651.217接地网

8、接地电阻计算值()1.01.0接地网接地电阻实测值()2.21.43表2电位差验算数据项目平所金所允许最大接触电位差(V)831.45616.64允许最大跨步电位差(V)1708.2823.3接触电位差验算值(V)956.04466.17跨步电位差验算值(V)782.12381.36(满足电位差要求)()(的接地电阻值)1.841.89结论接触电位差不满足要求，应进行改造处理。电位差满足要求，可不进行改造或处理。4结语 (1)通过对变电所接地网中接触电位差和跨步电位差的验算，仅此一项，我公司在崇左金马变电所就节省了用于改造接地电阻的投资数十万元，如果盲目改造，浪费投资且不说，还达不到预期效果。

9、(2)对于新建的变电所，设计部门应对所址的地质土壤结构进行仔细分析，尤其是多层土壤结构的地方，更要详细勘测，要充分利用有利的地理条件，严格按照规程对接地网进行精心设计，对于高土壤电阻率地区，应考虑采取敷设引外接地极和井式或深钻式接地极，敷设水下接地网以及填充电阻率较低的物质或降阻剂等措施。而施工单位必须严格按照设计规范要求进行施工，细节问题如接地装置导体选用的种类、降阻剂选用的类型等均应严格按照设计图纸要求，以确保施工质量。对于确实由于不可预见因素而造成的接地电网接地电阻值达不到设计值要求的，设计部门和施工单位应认真分析原因，总结经验教训，并对接地网的接地电位差进行验算，以确定是否要对接地网进行改造处理。同时，针对接地电阻实测值不满足设计值这一普遍问题，建议在今后的变电所设计时，设计部门应注意验算接地网的接地电位差和跨步电位差，为施工和运行提供依据。(3)对于已运行多年而提出改造的接地网，运行单位必须准确测量其接地电阻，按目前最大接地短路电流的情况进行其接触电位差和跨步电位差的验算。若电位差满足要求，则不需进行改造；若电位差不满足要求，则应进行改造，但应对土壤结构进行认真仔细的测量分析，提出切实可行的有效的接地网改