110kv变电站接地电阻 110kV变电站接地与防雷的设计

1、110kv变电站接地电阻 110kV变电站接地与防雷的设计 110kV变电站接地与防雷的设计 院 系：信息工程学院专 业 班：姓 名：学 号：指导教师： 2013年5月 110kV变电站接地与防雷的设计 The Design of 110kV Substation Grounding and Lightning Protection 摘 要 众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次：设备损坏，人员伤亡；设备或元器件寿命降低；传输或储存的信号、数据（模拟或数字）受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系

2、统停顿。变电站是整个供电系统最为重要的组成环节之一，如果变电站发生雷击事故，将造成大面积停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求变电站防雷措施必须十分可靠。此文章对变电站防雷保护系统进行了设计，并提出了变电站防雷与接地措施。根据该变电站的基本情况，对该变电站的接地网防雷和保护进行设计，使该站的接地电压满足允许值，跨步电压和接地电压不超过允许值，其接地电阻、接触电压和跨步电压都满足要求，选择合适的设备对雷入侵波引起的过电压进行保护，由变电站土建面积进行变电站电气总平面的布置，根据避雷针设置规则、变电站构架跨度及保护站内所有电器设备的要求，对站内进行避雷针设置构成防雷保护措施，使全站设备都处于

3、防雷保护范围内。本文通过计算短路电流，从结论中选择合适接地材料，设置接地网，达到防雷保护变电站的全范围目的。 关键词：电力线路 110kV变电站 防雷措施 接地网设计 I Abstract It is well known that lettuce-eaters highly destructive, the voltage up to hundreds of millions of volts, current can be as high as hundreds of thousands of amperes. Lightning strike caused by the damaging

4、 consequences of embodied in the following three levels ：（1） Equipment damage, casualties; (2) equipment or components reduced life spans;（3）data transmission or storage of signal (analog or digital) interference or lost, or even make electronic equipment misoperation and temporary paralysis or the

5、entire system to a halt. Substation is one of the most important component part of the whole power supply system, if the substation lightning accident occurs, it will cause blackouts andinconvenience to the social production and people's lives, which requires lightning protection measures have t

6、o be very reliable. According to the substation, lightning protection and protection of the substation grounding grid design, the station and theground voltage to meet the allowable value, the step voltage and ground voltage does not exceed the allowable value, the grounding resistance, touch voltag

7、e and stepvoltage requirements are met, select the appropriate equipment of lightning invasion waveovervoltage protection master plan layout of the electrical substation by substation civil area, set the rules according to the lightning rod, the requirements of the substationarchitecture span and pr

8、otection stations all electrical equipment,station lightning rod to set the form of lightning protection measures, so that the whole station equipment in the lightning protection within. By calculating short-circuit current from the conclusion to select the appropriate grounding materials, set the g

9、round network; to achieve the purpose of the full range of lightning protection of substations. Keywords: power lines 110kv substation lightning protection measures ground grid design II 目 录III 绪 论 随着近年来电力行业的飞速发展，电力系统的供电安全和稳定成为一个很重要的问题， 变电站作为电力系统中一个非常重要的组成部分，其能否安全可靠运行的工作就显得十分重要。变电站防雷接地系统的设计合理性是直接关系到

10、人身和设备安全，甚至一个地区的安全生产，经济利益的重要问题。随着我国电力系统规模的不断扩大，变电站防雷接地系统的设计也越来越复杂。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为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的安全而设的接地；变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。接地装置的设计中需要先进行短路计算，通过计算各个短路点的短路电流，然后经过比较选出短路电流的最大值，作为计算接地电阻最大允

11、许值的短路电流，通过短路电流的最大值计算算出变压器中性点最大入地电流，再进行接地网设计的一系列的计算。雷电是影响变电站安全运行的重要因素之一，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响该变电站辖区内社会生产和人民生活，因此变电站防雷措施接地设施必须十分可靠。变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电站的进线杆塔、屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道、主控室、高压屋内配电装置和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。结合该110kv变电站的实际情况我共设置3根避雷针作为防直击雷保护。在变电站110kV进线及母线的构架上装设2根25m高的避雷针#1、#2；在变电站的北部，设置1根30m高

12、的独立避雷针#3。全站铺设以水平接地体为主的人工接地网，站内主接地网四周距离围墙0.8m，距建筑物基础外缘不小于1.5m，接地极相互间距大于5m，独立避雷针的接地半径为3m。为了防止在避雷针上落雷时对被保护物产生 “反击” 过电压，避雷针与被保护物之间应保持一定的距离。变电站内安装使用着各种类型的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此更要注意防雷。 4 1 设计原始资料 1.1 设计变电站的基本情况1.1.1 接地网与防雷保护的目的根据该变电站的基本情况，对该变电站的接地网防雷和保护进行设计。使该站的接地电压满足允许值，跨步电压和接地电

13、压不超过允许值；使全站设备都处于防雷保护范围，并且选择合适的设备对雷入侵波引起的过电压进行保护。并且通过防雷接地的设计，还可以防止雷电对电力系统对人生安全的危害，降低电气设备绝缘水平，确保电力系统安全运行，防止静电电磁干扰等。1.1.2 变电站站区地理条件与变电站规模、容量110kV华侨变电所所址位于通海县华侨铰链里山乡里山工业园区新建厂区内，位于厂区西北侧。里山工业园区位于玉溪市通海县里山彝族乡，距通海县城3km，位于通海至建水及滇南片区的一级公路旁，交通运输方便。所址海拔约1850m左右，工程区地震基本烈度为级，抗震设防烈度为8度，污秽等为级。里山乡属山区乡，其特点是民族多，居住分散，山高

14、、箐深、水冷、日照短，交通不便。全乡最高海拔2227米，最低海拔1680米。年降雨量在8001200毫米之间，降雨集中在5，最低气温在一月，最高气温在八月；全年日照总时数2285.6小时，无霜期230天，属中亚热带高原季风气候。年最大风速25m/s，覆冰5mm。（一）主变压器：最终1×63MVA+1×25MVA，分别为三相三绕组和三相双绕组有载调压变压器，本期一次建成；分别设110kV/35kV/10kV三级电压以及110kV/10kV两级电压，分接头按110±8×1.25/35/10.5kV，以及110±8×1.25/10.5kV设

15、置，容量 5 比为100/100/50，以及100/100。（二）110kV出线最终1回。即杞麓-华侨线。（三）35kV出线最终4回。本期一次建成。（四）10kV出线最终6回。本期一次建成。（五）无功补偿及消弧线圈：最终在10kV侧装设四组无功补偿装置,容量为2×6Mvar（主变63MVA），以及2×3Mvar（主变25MVA）。本期一次建成。不需装设消弧线圈。 1.1.3 设定系统的容量1.1.4 变电站电气平面布置总图（附录有大图） 图1-1 变电站电气平面布置总图 1.1.5 简易电气主接线图6 图1-2 简易电气主接线图1.2 设计要求根据当地天气和土壤情况对变电站

16、的接地网和防雷布置设计，使得变电站全站都在防雷保护范围之内，使得其接地电阻、接触电压和跨步电压都满足要求。掌握设计的一般程序，综合运用所学的专业课程知识，对防雷接地方案作一些技术比较。通过这次设计，要对变电站接地网与防雷保护设计有更深的了解，同时培养在设计上独立的思考能力，为从事电气工程方面的工作打下良好的基础。1.3 设计的基本内容(1) 最大入地短路电流的计算；(2) 接地网接地电阻、最大接触电压、最大跨步电压的计算；(3) 直击雷保护设计包括避雷针安装位置、避雷针高度、直击雷保护范围；(4) 对变电站配电装置侵入雷电波的过电压保护措施进行设计。 2 短路电流计算 2.1 短路电流计算的目

17、的与假定2.1.1 短路电流计算目的接地装置的设计中需要先进行短路计算，通过计算各个短路点的短路电流，7 然后经过比较选出短路电流的最大值，作为计算接地电阻最大允许值的短路电流，通过短路电流的最大值计算算出变压器中性点最大入地电流，再进行接地网设计的一系列的计算。2.1.2 短路电流计算需要进行以下基本假定(1) 正常工作时，三相系统对称运行。(2) 所有电源的电动势相位角相同。(3) 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120度电气角度。(4) 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电器设备电抗值不

18、随电流大小发生变化。(5) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。(6) 同步电机都具有自动励磁调整装置(包括强行励磁)。(7) 短路电流为最大瞬间值。(8) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(9) 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。(10) 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。(11) 输电线路的电容略去不计。2.2 短路计算过程说明接地网设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，只要想进行短路计算得出最大入地电流，才能进行接地电阻允许值的计算。计算时一定要注意以下几点：(

19、1) 接线方式：计算短路电流时方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。(2) 短路种类：应为是要计算变压器中性点最大入地电流，因此考虑两相接地短路和单相短路。2.3 短路点的选择原则与确定短路计算点是指在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点。所选的短路点一定要是各种短路类型是最严重的情况，应为只要这样才能得 8 出变压器中性点的最大入地电流，算出后才能进行接地电阻允许值的计算。而且一般不止选择一个短路点，而是通常每个母线一个短路点分别进行计算，然后将计算结果进行比较。在本系统中分别选择了110kV高压侧母线d1、10kV（25kVA）低压侧母线d2、10kV

20、（63kVA）低压侧母线d3、35kV（63kVA）中压侧母线d4、这四个点进行短路计算。2.4 短路计算原理(1) 制定等值网络选取基准功率Sj=1000MVA，基准电压Vb=Vav；系统 S1和各变压器换算成电抗；无限大功率电源的内电抗等于零；略去负荷。(2) 制定序网图(3) 进行网络化简(4) 根据电力系统分析短路计算中三相短路的计算公式分别计算d1到d4短路时的三相短路电流。2.5 计算基准值表2-1 变电站网络等值电路参数基准值取值2.5.1 等值电路图 由前面的已知条件可以得出下面的等值电路图9 图2-1 系统等值网络图2.5.2 系统标幺值估算设Sj=1000MVA，系统容量本

21、来应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量。此处我没得到系统容量，只能用出线开关开端容量进行估算，由此估算出系统容量。如已知110kV主接线上的出线开关为GW14-126GWIID 126KV 1250A 额定分断电流为31.5KA。则可认为系统容量S=1.73*31.5*10000V=544.95MVA, 系统的电抗为X1*d=1000/544.951.835。2.5.3 短路计算过程注意事项在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，在计算最大允许接地电阻时，需要用到短路电流。其中一定要注意以下几点：(1) 接线方式：计算短路电流时方式，应是可能发生最大

22、短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。(2) 短路种类：根据常识，电力系统短路电流中，三相短路电流最大，所以本设计采用三相对称短路来计算最大短路电流。(3) 短路计算点的选择：短路计算点是指在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点。本变电站系统的短路计算点为110kV高压侧、10kV（25MVA）母线、10kV（63MVA）母线处和35kV（63MVA）母线处，分别记为d1、d2、d3、d4。2.5.4 计算阻抗 10 X1*d=´=´=4.2 100Se10025Sj111000X3*d=´(Ud1-2%+Ud1-3%-Ud2-3%)´=

23、´+-6.5)´=170.635 2Se263Sj111000X4*d=´(Ud1-2%+Ud2-3%-Ud1-3%)´=´+-17.5)´=-3.968 2Se263X5*dSj111000=´(Ud1-3%+Ud2-3%-Ud1-2%)´=´+-10.5)´=107.143 2Se2632.5.5 短路电流详细计算(1)110kV侧 d1点短路： 11 Xå*d1=(X4/X5)+X3/(X1/X2)=-´107.1431.´8354.2)+170.63 -+&

24、#180;=+=短路电流标幺值: I*d1=1Xå*d1=短路电流有效值:Id1=I有效=I*d1S=1=: Ic1=IdkA)其中Kc是冲击系数,取1.8 所以 Ic1=6.022(kA)冲击电流峰值: ic1=´Id1´Kc=2.55Id1(kA)=10.1031(kA) (2)10kV(25MVA)侧 d2点短路：12 Xå*d2=(X4/X5)+X3/X1+X2 =´141.835)+=短路电流标幺值: I*d2=1Xå*d2=短路电流有效值:Id2=I有效=I*d2S=1=: Ic2=IdkA)其中Kc是冲击系数,取1.8

25、所以 Ic2=13.894(kA) 冲击电流峰值: ic2=´Id2´Kc=2.55Id2(kA)=23.310(kA) (3)10kV(63MVA)侧d3点短路：13 Xå*d3=(X1/X2)+X3/X4+X5 =´+170.635)/X4+´(-3.968)=+-=-+=短路电流标幺值: I*d3=1Xå*d3=短路电流有效值:Id3=I有效=I*d3S=1=: Ic3=IdkA)其中Kc是冲击系数,取1.8 所以 Ic3=0.811(kA) 冲击电流峰值: ic3=´Id3´Kc=2.55Id3(kA)=1

26、.359(kA) 14 (4)35kV(63MVA)侧d4点短路： Xå*d4=(X1/X2)+X3/X5+X4 =´-+=-=短路电流标幺值: I*d4=1Xå*d4=短路电流有效值:Id4=I有效=I*d4S=1=: Ic4=IdkA)其中Kc是冲击系数,取1.8 所以 Ic4=0.382(kA) 冲击电流峰值: ic4=´Id4´Kc=2.55Id4(kA)=0.6426(kA)2.5.6 入地短路电流计算结果 15 表2-2 短路计算结果从表2-2中的计算结果可知10kV（25MVA）母线上发生三相短路时，短路电流具有最大值9.141（

27、kA），因此将d2点三相短路时的短路电流作为接地装置接地电阻计算时的短路电流值。因为接地系统不仅要在最大三相短路电流下稳定工作，还要在冲击电流的峰值情况下也稳定工作，因此本站入地短路电流最大值为：I入地=23.310 kA。 3 接地网设计 16 3.1 变电站接地分类变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计对变电站的安全运行有着重要的作用。变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。(1) 工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地。交流电力系统根据中性点是否接地分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统（包括中

28、性点绝缘系统，中性点通过电阻或者电感接地的系统）。我国在110kv以上的电力系统中均采用中性点有效接地的运行方式，其目的就是为了降低电气设备的绝缘水平，这种接地方式成为工作接地【1】；(2) 保护接地即为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的安全而设的接地。在电气设备发生故障时，电气设备的外壳将带电，如果这时人接触设备外壳，将产生危险。因此为了保证人身安全，所有电器设备的外壳必须接地，这种接地就叫做保护接地。当电气设备的绝缘破损而导致外壳带电时，流过接地保护装置的故障电流应使相应的继电保护装置动作，切除故障设备，另外也可以通过降低接地保

29、护电阻保证外壳的电位在人体安全电压值以下，从而避免因电气设备外壳带电而造成的触电事故；（电力系统接地技术/何金良，曾嵘著.北京：科技出版社，2007。第2页）(3) 雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。为了防止雷电对电力系统及人身安全的危害，一般采用避雷针、避雷线及避雷器等雷电保护装置。这些雷电保护装置都必须与合适的接地装置相连，以将雷电流导入大地，这种接地装置叫做防雷接地。（电力系统接地技术/何金良，曾嵘著.北京：科技出版社，2007。第3页）变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。3.2

30、 变电站接地设计的必要性和目的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，雷击过电流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 17 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，

31、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，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。变电站接地的目的：（1） 降低电气设备绝缘水平如前所述，将电力系统中心点接地的工作接地，能够降低作用在电气设备上的电压，从而降低电气设备的绝缘水平。（2） 确保电力系统的安全运行输电线路杆塔接地装置的接地电阻必须降低到一定值，以确保雷击输电线路杆塔时的塔顶电位与导线的电位差小于绝缘子串的50%绝缘放电电压，以保证线路的正常运行。如果接地电

32、阻过大，这可能造成塔顶电位升很大，可能会引起绝缘子串闪络而造成停电事故。（3） 确保人身安全如前所述的保护接地，即将所有的电气设备的外壳接地，当电气设备绝缘损坏或老化而使外壳带电时，能够保证接触设备外壳人员的人身安全。另外变电站接地装置通过降低接地电阻和采取均压措施来保证接触电压和跨步电压满足人身安全要求。接触电压是指故障时人体接触与接地装置相连的设备外壳或者金属构件时人体所能承受的最高电位差，而跨步电压则是故障时人体两脚之间所承受的电位差。（4） 防止静电干扰由于现代科技的发展，一方面使容易产生静电的化学纤维及塑料等制品、衣物等的使用不断变多，另一方面对于静电干扰敏感的固态电子设备，如电脑等

33、的使用也日益增多。静电一方面有可能引起爆炸和火灾，如储油罐、天然气储罐和管道等特别容易因静电放电而引起爆炸，另一方面则是干扰固体电子设备的正常工作，通过接地可以将由于摩擦而产生并储存的静电快速的释放到大地，从而防止 18 静电干扰引起的事故和破坏。（5） 防止电磁干扰外部电磁干扰能使电子设备产生误动作，或者干扰电缆传输的信号，影像传输信号质量。这可以通过将电子设备的屏蔽外壳和电缆屏蔽层接地来消除外部电磁干扰的影响。另外为防止电子设施产生的高频能量泄漏到电子设备的外部，而对其他设备造成电磁干扰，也应进行接地。防止电磁干扰的接地具有多种形式，如屏蔽室、屏蔽层的接地，屏蔽电缆的接地，变压器静电屏蔽的

34、接地，精密仪器的保护装置的接地，变压器铁芯的接地等。另外电子设备电源入口处的线路滤波器也应加以接地。总之，防止电磁干扰的接地就是提供能量泄放到地面的通道。3.3 变电站接地部分设计说明(1) 全站铺设以水平接地体为主的人工接地网，接地网水平接地体埋深0.8m，倒角圆弧半径5m，所内主接地网四周距围墙0.8m，距建筑物基础外缘不小于1.5m，接地极相互间距大于5m。(2) 全站采用角钢和扁钢铺设接地网，施工完毕后需实测接地电阻，应确保在任何季节，主接地网接地R£2000/I入地。(3) 电缆沟内应单独预埋通长的接地扁钢，每隔28m左右应有一点与主接地网相连。（400*400以上的电缆沟

35、内为沟两侧各预埋一根扁钢，400*400及其以下的电缆沟内为单侧预埋一根扁钢）（4）在大门口向外埋设“冒式”均压带，均压冒埋深1m和1.5m。（5）所以电气设备的外壳必须接地，并用焊接（搭接长度大于扁钢宽度的两倍）或螺栓与接地网可靠连接。主要电气设备采用两根接地引下线分别接在接地网的不同点上。（6）室外端子箱，检修电源箱内专用接地铜母线要求采用1根BVR-500V，50mm2绝缘导线与附近主接地网相连（焊接）（7）电抗器只允许与主接地网一点接地。电抗器下的地基不应有构成闭合环路的扁钢或其他金属构件。电容器基础要求二点接地。（8）人字构架接地：每组人字构架柱敷设一根接地扁钢，遇到构架顶端设有避雷

36、针设备的每组人字架柱敷设两根接地扁钢。（9）建筑物墙面上的检修爬梯，户外照明灯底座均用镀锌扁钢引下，与主接地网连接。19 （10）电缆沟内接地扁钢（-40*6）与主接地网不少于三点连接。（11）根据反措要求：主控室与通信机房接地设有保护装置自用的与柜体不绝缘的接地网与柜体绝缘的接地铜排网。具体分两部分：第一部分：采用30*4铜排沿屏柜钢架底座环一圈（铜排与支撑脚铁件用支柱绝缘子绝缘），形成“日”字型或“口”字型闭环回路，后用120mm2绝缘铜导线引出在室内与主接地网1点相连（螺栓连接），各屏引下线与屏底铜排采用2根（BVR-25mm2）导线压接，组成静态保护网。组成专用铜网的各条铜排联接处均应

37、做打磨镀锡处理，要求用镀锌螺栓紧固。第二部分：按常规将屏柜底铁件部分与电缆桥架连接，然后用镀锌扁铁引出与主接地网不少于两点相连。（12）明敷的接地线，应按交流电气装置的接地（DL/T621100mm宽度相等的绿色和黄色相间的条文漆；接地刀闸垂直连杆涂黑漆；主变中性点接地引下线涂蓝色中性漆，并要求引下线距周围主接地网大于1m距离。（13）图中所有的接地材料均应热镀锌处理。（14）施工应满足电气装置安装工程接地施工及验收规范（GB50169-92）3.4 变电站接地电阻的构成及降阻措施(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。(2) 接地体

38、本身的电阻，其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。(3) 接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、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。(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。(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等值半径处于同一数量级的接地网。(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

39、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 20 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。降阻措施：（1）引外接地在高土壤电阻率地区高，当变电站主接地网的接地电阻难以满足要求时，且附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源，可以采取引外接地措施以降低接地电阻，但应考虑占地面积和农田恢复的难度。 在埋设地点选择时，应考虑：选择地下水较丰富及地下水位较高的地方；接地网附近如有金属矿体，可将接地体插入矿体，利用矿体来延长或扩大人工接地体的几何尺寸。（2）深井接地由变电站外延接地线(40×，符合设计要求，效果很

40、好。 和其它辅助降阻措施相比，深井接地法有以下优点：大大降低了接地电阻；减少了变电站占用地表面积，是改造优化的最好方法；设计寿命可以非常长，设计裕度非常大；深层的土壤电阻率不受气候、季节影响，数值稳定。因此，接地电阻值也不会随气候、季节变化，这是深井接地最大的优点。 （3）放置电解地极(与电解接地可能相同)对于高土壤电阻率地区，降低变电站地网的接地电阻是比较困难的。在设计或改造地网以降低其接地电阻时常常会遇到的问题。在眉山某变电站的地网设计及工程施工中也遇到了这个问题。在该变电站地网改造工程实践中，采用钻8口斜井共1800m在其中放置DK-AG电解地极80套，这做法使得接地电阻值降低了80.8

41、且满足了设计要求。因此，当变电站的土壤电阻率较高，用于接地网的面积不能将接地电阻降低至设计要求值时，可采用DK-AG电解地极来实现降阻。 （4）换土在土壤电阻率高的地区进行换土，是普遍采用的有效办法，且施工简单。例如某变电站位于山区，地质报告显示站区耕植土厚度为0.20.6m，部分地方有基岩露出，土层以下为砂岩和灰岩。接地设计采用换土，在土层厚度不能满足要求的地方，沿水平接地体挖接地槽，深度为1m，垂直接地极坑深度3m，底部直径1m，施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土并夯实，再放接地体，回填土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。 （5）使用降阻剂目前降阻剂主要有两种类

42、型：化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、电解质和水组成，注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体，从而增大接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果 化学降阻剂存在一定的环境污染问题，对于青藏高原脆弱的生态环境易造成影响。且随时间推移，降阻效果也会降低，推荐采用物理降阻剂。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固化作用的水泥组成，其电阻率低，主要靠导电粉末起到降阻作用，降阻性能不受环境pH值、温度及湿度的影响。21 在接地极周围敷设降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降阻剂的主要作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率，换句话说，是降低接地网与土壤的接触电阻，而不是降低接地网本身

43、的接地电阻。 降阻剂已有超过20年的工程运用历史，经过不断的实践和改进，现在无论是性能还是施工工艺都已经相当成熟。多个使用降阻剂的工程，接地完工后测量接地电阻情况都不错，但由于缺乏长期的跟踪监测，对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起各地对降阻剂使用意见分岐。 （6）电解接地电解接地系统是我国近年出现的接地降阻方式，在国内外已有应用经验，电解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道，在管道中加入电解化学物质，利用空气或土壤的潮气，与管道中的化学物质反应产生电解溶液，电解溶液通过管道过滤孔向周围土壤渗透，提高土

44、壤的导电率，降低电极与土壤的接触电阻，在金属管道外部采用降阻材料回填，增大电解地极，具有良好膨胀性、吸水性、渗透性和防腐性，可以深入岩土形成树根网状，增大泄流面积，降低散流电阻，同时保护电解地极免遭腐蚀，从而降低变电站的接地电阻。（7） 斜井降阻通过非开挖技术(类似敷设电缆的外顶管技术)，将接地极从站内的主接地网边缘，沿着变电站的进站道路和线路的终端塔(建筑的保护距离区间内)外引至站外电阻率较低的地区，达到理想的扩网效果。由于斜井里的接地极是埋设在道路或架空线行(属于永久性设施)地下几米深的土壤中，不会遭遇外部破坏和产生危险的跨步电压。斜井的具体实施过程中，要根据周围的地质情况，确定斜井的数目

45、及延伸的方向、敷设的长度。钻头入土的角度、埋设深度，使其可以避开地下管网到达预定地点。 （8）爆破接地爆破接地技术是近年来提出的降低高土壤电阻率地区接地系统接地电阻十分有效的方法。其基本原理是：采用钻孔机在地中垂直钻直径为100mm、深度为几十米(在发变电站接地工程中，垂直接地极深度可能达100m以上)，在孔中布置接地电极，然后沿孔整个深度隔一定距离安放一定量的炸药进行爆破，将岩石爆裂、爆松，接着用压力机将调成浆状的降阻剂压人深孔及爆破制裂产生的缝隙中，以达到通过降阻剂将地下大范围的土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地电阻的目的。已有试验和模拟计算表明，一般爆

46、破致裂产生的裂纹可达几米到几十米远。目前爆破接地技术已经在我国多项发、变电站和输电线路接地等工程实践中采用，并已取得了十分满意的效果。除了以上方法外，增加接地网的埋设深度、利用爆破接地技术、自然接地体、扩大接地面积和采用两层水平接地网等，也都有一定的可行性。根据各个工程的不同情况，可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的实际效果。3.5 接地网设计方案及说明变电所土壤电阻率测试资料有：22 土壤电阻率.m；.m；.m。设计要求接地电阻：R£2000/I入地,在所区内敷设(6米×6米)接地网后，并向站外东侧厂区内引出。所内的接地网按常规做法，

47、即全所设置以水平接地带为主，角钢垂直接地体为辅，且边缘闭合的复合接地网，在设置避雷针和避雷器的地方设集中接地装置，在大门处设置均压带。水平接地干线采用40×6mm的扁钢，垂直接地体采用镀锌角钢L63×63×6。构架及设备的接地引下线以及沟内接地线应采用明敷-40×6扁铁从构架和设备底延柱引下。室内接地线采用-40×6扁铁敷设。全部接地体采用热镀锌，接地体间凡焊接处应作防腐处理。独立避雷针要求三点接地；主要电气设备、构架、支架接地引下线不少于二点与主接地网相连，且引自主接地网不同地点。按照云南电网二次设计技术原则(试行)（附录三 ）规定：在主控制

48、室电缆半层间或活动静电地板下敷设环状、截面为100mm2供静态保护屏接地用的专用铜排网，该铜排网与主接地网应有四点相联。各屏柜内保护专用接地铜排与该等电位接地网分别用两根截面不小于25mm2绝缘铜导线可靠连接（可压接）。等电位接地网应用至少4根、每根截面不小于50mm2的绝缘铜导线与变电所主接地网可靠连接（必须焊接）。为了保证电流互感器二次回路接地点和控制电缆屏蔽层可靠接地，开关场端子箱内应装设与箱体绝缘的100mm2保护专用接地铜排，再用两根截面不小于25mm2的绝缘铜导线与主接地网可靠连接（必须 23 焊接）。电流互感器二次回路接地点和控制电缆屏蔽层应可靠接于该接地铜排。接地网设计说明 ：

49、1、 本工程采用水平接地体，垂直接地极组成复合接地网。2、 水平接地体采用-40*6热镀锌扁钢，埋深0.8米（冻土层）下。垂直接地极采用接地模块以及离子接地极，每隔5-6m距离垂直打入水平接地体下，接地网在敷设完后应该及时回填夯实，回填土不应该夹有石块，建筑材料及垃圾等。3、 水平接地网四周距离围墙1.0米，外角做成圆弧，弯曲半径约为5米，水平接地网埋深0.8米，遇到电缆沟或者支架基础可局部深埋或者绕过，水平接地网网格间距最大不超过10米，最小不小于5米，地网交叉处应可靠焊接，焊接处采取防腐措施。4、 户外设备接地引线采用-40*6的热镀锌扁钢。5、 避雷针与主接地网的地下连接点至主变，35k

50、v及其以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15米。6、 电缆沟内应单独预留通长的接地扁钢，每隔28米左右应有一点与主接地网相连，（400*400以上电缆沟内为两侧各预埋一根扁钢，400*400及以下电缆沟内为单侧预埋一根扁钢）7、 人字框架接地：每组人字构架柱敷设一根接地扁钢，遇到构架顶端设有避雷针设备的每人字构架柱敷设两根接地扁钢。8、 在道路及操作地坪加直径为50-60mm的碎石，其厚度不小于150-200mm。9、 各建筑物出入口，接地网边缘经常有人出入的走道处因铺设砾石，沥青路面或在地下装设两条与接地网相连的“帽檐式”均压带。建筑物屋顶若有避雷带应与主接地网有效连接。

51、24 10、 除上述要求外，接地部分的施工还应该满足相关规程和施工验收规范要求交流电气装置的接地行业标准及施工验收规范（DL/T621-1997）11、12、 按照图纸施工后需实测接地电阻，将实测电阻值报于我设计人员。 全站接地网用两根扁钢引出至站外厂区边界挡墙处，引出扁钢凡中间连接点需可靠焊接，每隔约20米做一根垂直接地线。站内设计效果见图：变电站站内接地网施工图 站内接地材料表 25 按图完成后再次测接地电阻，若是不达标，则采用在场外铺设接地电阻。设计效果图见图：变电站站外接地网示意图 站外材料 3.6 接地网设计的计算 26 3.6.1 入地短路电流由第2章计算结果可得，三相短路电流(I

52、Zl)，110kV三相短路电流(IZl)3.962kA，35kV(63MVA)三相短路电流(IZl)0.252kA，10kV(63MVA)三相短路电流(IZl)0.533kA, 10kV(25MVA)三相短路电流(IZl)9.141kA,因为系统短路时不仅仅要求接地系统能承受短路电流中最大的三相短路电流，还要在冲击电流的峰值下也要稳定运行，流经变电所接地中性点的最大接地电流为：冲击电流有效值：Ic=冲击电流峰值：ic=冲击电流的峰值是较大值，因此本站入地短路电流最大值为：IkA。由交流电气装置的接地(DL/T621-1997)中变电站接地网接地电阻的允许计算规程可得接地网接地电阻允许值：R&#

53、163;2000/I入地 (3-3)R£W即：R£W3.6.3 接触电压和跨步电压允许值根据交流电气装置的接地(DL/T621-1997)中的接触电压和跨步电压计算部分可知:接触电压：Ut=(174+rt跨步电压：Us=(174+rt式中rt土壤电阻率； (3-4)(3-5)t故障切除时间0.2s；此处将带土壤电阻率rt和主保护动作时间t入式上面的公式得： Ut=(174+rtUs=(174+rt=(174+´=(174+´=611.2 V 3.6.4 人工接地极工频接地电阻（水平复合接地网）27 根据交流电气装置接地(DLT6211997)中对110k

54、V变电站接地网设计的规定，该接地网的参数如下：(1) 水平复合接地网采用主边缘闭合的40×6扁铁；(2) 接地网总面积：S=72´54=3888m2 ；(3) 水平接地极总长度:L= 683+487+46=1216m(-40×6热镀锌扁钢)；(4) 垂直接地极深度:H=6m，共设置110根垂直地极；(5) 接地极总长度:L=1216(-40×6热镀锌扁钢)+110×6(L63×63垂直角钢)=1241m；(6) 水平接地极埋深:h=0.8m；(7) 水平接地极:d=0.025m；(8) 地网主边缘长度:L0=252m； B=11+=1

55、1+=0æöæöa1=ç3l-÷=ç÷=0.9872 L0252èøèø等值方形接地网的接地电阻： Re=æ3888ö=ln-5´+)+ç÷ 2p´12419´´èø=+= 人工接地极工频接地电阻：1+B)+ræsöln-5Bç÷2plè9hdøRw=a1´Re=´=W3.6.5 接地网表面最大接触

56、电位差Utmax=Ktmax´Ug (3-6)Ktmax=Kd´KL´Kn´Ks (3-7)式中 Utmax最大接触电位差；Ktmax最大接触电位差系数；Ug接地装置的电位；Kd=-28 KL=1.0（本接地网采用方孔布置方式，故取1.0）11n= 2æ22çLöèL÷=2´æç1241ö0øè252÷ø´=9.900 Kn=+Ks=+Utmax=Ktmax´Ug=Kd´KL´Kn

57、80;Ks´Ug´´´´3.6.6 接地网外的地表面最大跨步电位差最大跨步电位差：Usmax=Ksmax´Ug (3-8)式中 Usmax最大跨步电位差；Ksmax最大跨步电位差系数； b=baæn-2öæ2=çèn÷øççæ-2öæö30=ç÷ç÷=èøèøçè30÷øK=(-a)lnh

58、2+(h+T2)h2+(h-T2)dh22=(-)+(+)´3888+-2´=´=式中 Ta=跨步距离；由上式可得：Usmax=0.0729Ug；3.6.7 由接触电位差和跨步电位差反推接地电阻要求值由3.6.3节算出的接触电压和跨步电压允许值如下：(1) 由接触电位差反推电阻要求值：Utmax=Ktmax´Ug (3-9)Ug=UtmaxKtmax (3-10)29 R=UgI (3-11)(2) 由式3-8跨步电位差反推电压要求值：Ug=UsmaxKsmax= 1303.9/0.0729= 17886.1V 接地电阻值要求值：R=W(3) 若考虑绝缘地面：=8000 Wm