岑巩新兴变接地网改造方案

1、110kV新兴变电站接地网整改方案批 审 校 编准 查 核 写贵州泰铭电力实业有限公司2011年10月110kv新兴变电站接地网整改方案概况：110kV新兴变电站，地处岑巩县城北面1公里处，跟青溪集控中 心12公里，总占地面积5100平方米。投运于1989年11月2日。二 期工程于2001年竣工投运，并于同年全站进行了自动化改造。110kV新兴变电站有110kV、35kV、10kV三种电压等级，现主 变容量为1X50000kVA+1X31500kVA，两台均为有载调压变压器。 110kV采用外桥接线，最终出线2回，现有出线2回，分别与220kV 青溪变电站、220kV岑巩变电站相连接；35kV

2、采用单母线分段接线， 最终出线6回，现有出线5回；10kV采用单母线分段接线，最终出 线12回，现有出线10回；10kV无功装置补偿容量2X3900Kvar； 10kV站用变2台。110kV新兴变电站是35kV龙田变电站、35kV桑坪变电站、35kV 天马变电站、35kV凯本变电站、35kV天星变电站及宇龙钢绳厂、金 源冶炼厂、巨华冶炼厂、顺发冶炼厂的主供电源，是小花滩水电站上 网的桥梁，是岑巩县城20万人民生活用电的生要保证。我公司受凯里供电局委托，对110kV新兴变电站接地网整改进 行设计，期间对110kV新兴变电站进行了勘察，并查阅了相关技术 资料，由于该站建设时间超过二十年，无隐蔽施工

3、原始资料，经过勘 察，该站可供敷设地网面积约为5100 m 2，该站基土在表层面下（表 层为水泥地），土层约厚1-5m，土质相对较好，但在基土下，有沙砾和石块，土壤电阻率较高，所以理论计算时水平土壤电阻率估算600Q.m，垂直土壤电阻率估算15000 .m （经过勘察，该站土壤较浅， 表层6米以下为白云质灰岩，地下水层较深，可供选择的接地方式不 多），考虑到施工不破坏该站正常的生产运行，不破坏原有接地设备 和整体环境，拟定在该站的地网改造中，根据设备安装位置不同，采 用不等间距敷设水平接地网格，以满足跨步电压及接触电压的安全需 要，同时由于接地面积限制，采用安装垂直接地装置（ALG离子接地 极

4、），以满足整改后接地电阻不大于0.50的要求。1.工程基本情况及接地要求：110kV新兴变电站可供敷设地网面积约为5100 m2，要求接地电 阻不大于0.50。地网性能稳定，抗腐蚀能力强，使用年限长。2 .设计依据DL/T 621交流电气装置的接地DL/T 620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合GB50057-94建筑物防雷设计规范GB50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GBJ79-85工业企业通信接地设计规范DL/475-92接地装置工频特性参数的测量导则2.7防止电力生产重大事故的二十五项安全要求国吨-9-28设计方案说明3.1、接地网的主要作用及基本要求接地网的作用较多，在

5、大多数情况下主要有雷电流的泄流、故障 电流的泄流、工作接地三种。3.1.1雷电流泄流雷电流的能量频谱显著高于工频电流，泄流瞬间的电位差主要决 定于电流变化率产生的感抗。防雷装置地上高度hx处的电位：U=UR+UL = IRi+L0.hx.di/dt式中：UR一雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降（kV）；UL一雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电压降（kV）；Ri-接地装置的冲击接地电阻（。）；di/dt-雷电流陡度（kA/口 s）;雷电流幅值（kA）；L0一引下线的单位长度电感（|J H/m）;雷电流时间尺度为微秒级，相对而言电阻电压降很小。据计算 8/20口 s、1.5/40口 s、

6、10/700口 s波型的90%峰值电流积累值分别出 现在24KHz、87 KHz、和11 KHz附近。其频率为工频电流的1000倍 左右。感抗变得十分重要。过长的地线对雷电流的泄放作用很小，因 而主要用于雷电流泄流的地网其长度应满足防雷接地体的有效长度 LeW2的要求。3.1.2故障电流的泄流由于故障电流主要为低频段的工频电流。时间尺度为秒级，在上 式中电感阻抗极小，而电阻阻抗成为主要考虑因素，地网设计中对故 障电流的强度的分析计算，以及对接触电压和跨步的分析成为地网设 计中的关键。DL/T 621交流电气装置的接地、DL/T 620交流电 气装置的过电压保护和绝缘配合规范中有比较明确的技术规

7、定，相 对而言对地网的规模和长度限制较小，但对地网的接地电阻值经常有 比较苛刻的要求。3.1.3工作接地作为设备工作的零电位参考点（使电气装置或设备的非载流金属 部分保持在零电位）；为维持设备的零电位，其基本要求是把所有接 地系统连结起来，这就是共用接地的概念。排放设备漏电流或静电电 流，减小电嗓声（电嗓声会产生干扰，引起精密电子设备的数据出 错）。综上所述，在设计地网时首先应确认其主要目的，并满足其基本 要求。在实际中经常是同时有几个目的，应分析情况确定地网设计的 基本原则和设计要点。3.2接地和接地电阻3.2.1接地的意义：接地是把导体（线路和设备）使用导线接到大地， 并和埋在大地的接地极

8、和地网连结。接地的主要目的是以大地作为电 气设备的零电位，安全泄放雷电流或其它故障电流，避免地电位升高 太大，通过均压和等电位联结以保障设备和人员安全。对于现代化的 通信、微电子设备而言，除设备和人员安全外，对保障系统和设备的稳定性十分重要。3.2.2接地电阻：对于接地系统最重要的要求是接地电阻。它由三部份组成：接地导体包括连接导体及连接器的电阻；接地导体表面与其相连接土壤间的接触电阻；接地导体周围土壤的散流电阻。上述三部分中以土壤的散流电阻对接地的影响最重要，影响因素 最复杂。土质、土壤含水量、接地体的形状、尺寸、长度、数量都对 其有复杂的影响，接地系统的设计是地网设计的关键。其决定了能否

9、以最低的造价获得最小的接地电阻值。3.3设计原则及思路：该变电站所处地区土壤电阻率较大，且要求接地电阻小于0.5Q， 有一定的难度。水平接地极的降阻能力是有限的，经初略估算，不能达到设计要 求，所以垂直接地极就应采用降阻效果好，性能稳定的接地材料。由上述分析，建议做成水平加垂直的复合型地网，通过水平接地 极和垂直接地极的综合降阻功效，达到降阻目的。地网接地电阻的理论推算地网接地电阻受土质、天气条件、地网接地体长度、接地极数量、 深度、材质、接地体形状、地网结构等多个因素影响。准确地计算其 数值非常困难。但可以尽量客观地进行测算，减少地网设计的盲目性。4.1已知条件: 4.1.1接地电阻允许值R

10、W0.5。；4.1.2水平层面的土壤电阻率为：p 1=6000m垂直层面的土壤电阻率为：p 2=10000m4.1.3 地网面积为5100 tf4.1.4水平接地体采用50X5的镀锌扁钢，垂直接地体采用3m ALG 防腐离子接地体。4.2理论推算: 4.2.1水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻值:R = a1 Ra = (3L - 0.2)亚V0Re = 0.213 (1 + B) + (Ln 旦-5B) S2 兀L9hdB =1 + 4.6-LRn：任意边缘闭合接地网的接地电阻，0 日:等值（即等面积、等水平接地极总长度）接地网的接地电阻，0S:接地网的总面积，5100 tfd:水

11、平接地极的直径或等效直径：0.0178 mh：水平接地极的埋设深度：0.8mL0：接地网的外缘边线总长度：363mL：水平接地极的总长度：3288 mp :土壤电阻率：6000 .m1B=1=0-95 v.5100Re = 0.213 600 (1 + 0.95) +600(Ln51005 x 0.95) = 3.670. 5欧姆，所以还需补充垂直接地极才能达到接地电阻要求。4.2.2要达到0.50的接地电阻，需增加垂直接地系统的接地电阻为:1、 甘)xn R2111R x 0.95 R1R：接地要求电阻值：0.50R1:水平接地系统的接地电阻：3.380R2:垂直接地系统的接地电阻：0n :

12、利用系数，0.95= 0.56Q2110.5 x 0.95 3.384.2.3单套3mALG防腐离子接地体的接地电阻:Rv:单根ALG防腐离子接地体的接地电阻：0p :土壤电阻率：10000 .mL：接地体的长度：3md：接地体的等效直径：0.30mk： ALG防腐离子接地体对土壤的调节系数：15%。R =1000（ln传-1） x 15% 牝 26.93Q v 2 x 3.14 x 30.34.2.4垂直接地要达到0.560的接地要求，需垂直接地极的数日:n = RR xn： ALG防腐离子接地体的数量：套RV：单根ALG防腐离子接地体的接地电阻：26.930R2:垂直接地系统的接地电阻：0

13、.560n :多根垂直接地体利用系数：0.8n 二R2 xn26.930.56 x 0.8牝 60.11 = 61（套）4.2.5安装61套ALG防腐离子接地体后，垂直接地系统的电阻值为 n： ALG防腐离子接地体的数量:61套RV：单根ALG防腐离子接地体的接地电阻：26.930R4： ALG防腐离子接地体并联后的接地电阻：0n :多根垂直接地体利用系数：0.8W M.55Q61 x 0.84.2.6地网总接地电阻1, 1=（+R R1R：接地网总接地电阻，0R1： ALG防腐离子接地极的接地电阻，0.550R2：水平接地极的接地电阻，3.380n :利用系数，0.950.55 x 3.38

14、1x0.55 + 3.38 0.95总接地电阻为0.45Q，不大于0.5Q，满足接地电阻设计要求。4.2.7避雷针独立圆形闭合地网：(直击雷防护需就近接地，快速汇 流，所以避雷针接地需制作集中接地装置)。r =-(m+ a)2 x兀 x Lh x dp 1:土壤电阻率：6000 .mL：水平接地极的总长度，18mh：水平接地极的埋设深度，1.0md：水平接地极的直径或等效直径，0.0138mA：水平接地极的形状系数,0.48。R =600、182(ln+ 0.48) = 55.962 x 3.14 x181 x 0.013855.960 100，故需增加垂直接地体，采用3mALG防腐离子接地体

15、，由4.2.3得出单根3mALG防腐离子接地体的电阻为26.930 :为使接地电阻小于100，需要的垂直接地系统的接地电阻为：111 八1=+ n R =R R1R 22 上 _ 1R R1R:接地要求电阻值：100R:水平接地系统的接地电阻：55.960R 2 :垂直接地系统的接地电阻：01R = 12.2Q21110 55.96需增设的垂直接地体数量为:n = Rr 2 xnn： ALG防腐离子接地体的数量：套RV：单根ALG防腐离子接地体的接地电阻：26.930R 2 :垂直接地系统的接地电阻：12.200 :多根垂直接地体利用系数：0.8n = Lr2 xn26.9312.2 x 0.

16、8牝 2.76 = 3（套）5、接触电压和跨步电压的计算（略）说明：在110kV及以上有效接地系统和635kV低电阻接地系 统发生单相接地或同点两相接地时，发电、变电接地装置的接触电位 差和跨步电位差不应超过下列数值174 + 0.17 pU =f174 + 0.7pUs =f6、施工细则6.1、水平接地槽宽0.5m，深0.8m （遇有岩石不能开挖时可视具 体情况将接地带平置于岩石上，覆盖0.2m厚的导电混凝土），先回填 一层低电阻率土壤后把水平接地极平铺在低电阻率土壤上再回填低 电阻率土壤至地表高度，主地网必须埋设在低电阻率土壤中，回填土 壤必须进行筛选、夯实，以保证接地极与低电阻率土壤紧密接触。6.2、垂直接地极主要布置在水平网格外沿，垂直接地极间距不得 低于6米，顶端电极与水平接地极采用放热熔接，焊接处采用防水防 腐漆做防腐处理。6.3、钢材接地体全部采用热镀锌双面防腐，水平接地极与水平接 地极的连接处采用双面电焊，焊接长度不低于扁钢宽度的两倍，焊接 处采用防水防腐漆做防腐处理。7、材料表序号名称型号单位数量备注1ALG防腐离子接地极FF-10B套670 50mm； L=3m2热镀锌圆钢0 50mmX50000米1003热镀锌扁钢50X5米32884放热焊接