柘溪水电厂接地网降阻改造

杨兴华

(湖南省电力公司柘溪水力发电厂，湖南益阳 413508）

柘溪水电厂接地网降阻改造

杨兴华

(湖南省电力公司柘溪水力发电厂，湖南益阳 413508）

柘溪水电厂1962年建成后，已运行近50年。接地电阻从运行之初的0.5Ω增大到2000年测试的0.872Ω。期间虽经过2次小范围的降阻整改，但由于年代久远，地网腐蚀严重，无法满足越来越大的系统短路电流通流的安全要求，对设备和人员安全构成了严重威胁。2006年，在柘溪水电厂扩建工程建设的过程中，由湖南省汇粹电力科技有限公司对地网实施了整体接地降阻改造，经过近2年的运行维护，地网趋于整体稳定，2次地网测试证明柘溪接地网降阻工程达到了预期成效。

接地网;降阻;成效

柘溪水电厂位于资水中游的大溶塘峡谷内，下距安化县城12 km。厂区主体建筑由拦河大坝、坝后式厂房、开关站、生产办公楼等组成，功能布置在东西约400 m、南北约300 m的狭小区域。

电厂第一期工程装机容量447.5 MW，多年平均发电量21.7亿kWh。2008年完工的第二期工程增加了2台单机容量250 MW的机组，装机容量总计逾百万千瓦。接地网在2004年第二期工程启动前面积约为12 000 m2，主要由开关站、厂房、尾水平台及拦河大坝地网组成。

1 接地网阻值的要求

1.1 发电厂接地的意义

随着电网的发展，电网的容量激增，电压等级越来越高。现代电网微机保护、综合自动化装置的大量应用，对地网的要求也越来越高。接地电阻决定工频接地短路和雷电流入地时地电位的幅度。地网均压不好，容易向电缆等产生反击，造成控制保护设备的损坏，引发恶性事故。设备接地设施如避雷线、避雷器的接地不好，会产生很高的残压和反击过电压。接地线的热稳定达不到要求，易烧断接地线，造成设备外壳带电。接地网腐蚀后电气参数会发生变化，甚至会在电气设备的接地与地网之间、地网各部分之间形成电气上的开路。

1.2 柘溪地网接地电阻允许值

根据中南勘测设计院对柘溪扩建工程接地设计，220 kV母线发生单相接地短路时，全厂接地电阻允许值应小于0.381Ω。如在新、老厂母线之间建立电气联系的条件下，全厂接地电阻允许值不大于0.21Ω (接地网电位为2 000 V)。参照三峡、凤滩等大、中型水电站的接地网电位按5 000 V设计，考虑到柘溪水电厂单机容量及远期规划，本厂地网电位选取3 000 V比较合适，相应接地电阻允许值为0.31Ω，设计允许值为0.29× (1±10%)Ω，即不超过0.32Ω。

柘溪水电厂扩建工程接地网地处高电阻率地区，地网主要起均压作用。降低扩建部分接地电阻主要靠新厂进水口接地网与尾水系统接地网。其中进水口接地网的面积约3 000 m2，尾水系统接地网的面积约4 000 m2。经过计算，无法满足全厂设计允许值要求，需要进行降阻处理。

2 接地网降阻的具体措施

由于柘溪水电厂接地电阻允许值要求较严，土壤电阻率高，难以单纯地通过降低地网电阻来达到要求。结合三峡、凤滩等大、中型水电站通过提高地网电位与敷设大面积水下接地网的良好工程经验，故柘溪地网亦通过这种方式来实施，采取的主要措施有改造第一期工程相关接地网、扩大水下接地网面积、采用工频反击过电压及其保护措施等。

2.1 1号开关站 (老厂开关站)区域接地改造

1号开关站220 kV区域出线龙门架下埋设了3根垂直接地极，埋设深度约为4 m，通过50 mm×5 mm的接地扁钢与开关站主地网连接。同时，与开关站主地网相连的2根TJ-120铜绞线通过电缆隧道将开关站、135出线平台和通过135边坡靠1号变侧电缆桥架与老厂主变箱体底座接地连接。

敷设到220 kV出线龙门架侧的铜绞线自东向西与3根垂直接地极采用5 mm×50 mm的扁钢焊接，并与220 kV I母B相TV底下接地网相连。

2007年开关站110 kV系统改造，地网采用等距布置50 mm×5 mm扁钢，形成矩形均压区域的方法进行，与220 kV系统区域进行了可靠连接。

2.2 库区水下地网部分的施工

2.2.1 水电阻率的说明

水下地网是降低接地电阻最有效的方式，降阻的效果与水的电阻率、水网面积有密切关系。2005年12月和2006年3月，经湖南省电力公司科学研究院对柘溪电厂的水样导电率进行测试，源水和尾水的导电率均在200 μs/cm左右。

2.2.2 水下地网施工

地网降阻以敷设坝上库区水下地网为主。水下地网敷设采用矩形格法进行敷设，材料采用TGXФ12B水平连铸铜包钢及TJ-120铜绞线，以柘溪水库老拦污栅处为入水起点，水下地网边沿距离大坝267 m，左右两岸敷设的铜包钢导线沿水库上游两岸145 m高程以下处分别敷设并固定，每个矩形格间距约为50 m，跨库铜包钢导线共计12根，每根导线悬挂2至3块约80 kg的水泥沉块吊落沉于水库底部，同时导线自然下垂沉底，水下地网敷设面积约为16万m2。

2.3 水下地网与新厂主地网的连接

以7号引水洞进水口152 m高程预埋的2根50 mm×5 mm铜排为起点，焊连的TJ-120铜绞线一端横向沿160 m高程敷设至库区老拦污栅处，与水下地网连接。另一端沿7号引水隧洞向下，通过7号引水隧洞，沿混凝土衬砌，在隧洞敷设2根TJ-120铜绞线，分别延引至7号机主变和8号机主变的接地网，形成新厂主地网与水下地网的连接。

2.4 新厂房部分的改造与相关地网的连接

2.4.1 在新厂房混凝土浇注期间，预埋了2根50 mm×5 mm的扁钢。这2根扁钢的一端与新厂房的骨干地网扁钢进行可靠连接，另一端分别连接到原开关站的110 kV区域与220 kV区域中的地网主线上。

2.4.2 办公楼在新厂房土建阶段，将连接至老厂房地网的联络线挖断，当时处于孤立运行阶段。在新厂房地网建设期间，用2根50 mm×5 mm扁钢的一端与新厂房的骨干地网扁钢进行可靠连接，另一端连接到办公楼的主地网，充分利用办公楼的深井接地极的散流作用。

2.4.3 新老厂房地网之间的连接采用2根50 mm×5 mm的扁钢，将两端分别可靠地连接到新老厂房的骨干接地扁铁上。

2.4.4 原老厂主变压器场的地网加强联接线采用2根TJ-120的铜绞线连接。连接时，该铜绞线贯穿所有的主变，分别通过铜钢过渡接头连接到主变接地点和主变区域的地网上。

2.4.5 老厂出线平台 (包括电缆隧道)地网的骨干部分通过铜铁过渡头与新敷设的2根TJ-120铜绞线连接，以增强出线平台地网的散流能力。

2.4.6 老厂房、主变压器场及出线平台部分与原开关站的连接采用2根TJ-120铜绞线沿靠1号变侧135边坡电缆桥架入电缆隧洞至开关站，使新老厂房与开关站形成一个闭合的整体。该2根TJ-120铜绞线在开关站与110 kV和220 kV部分，均通过铜铁过渡头分别与之可靠连接。

3 接地网降阻的成效检测

3.1 接地降阻工程实施后地网概况

接地降阻结合柘溪水电厂扩建工程施工于2008年5月完毕之后，全厂接地系统由新建水下地网、进水口接地网、引水系统接地网、主厂房接地网、上游副厂房接地网、开关站接地网、生产办公楼接地网、尾水系统接地网及自然接地体等组成一个总接地网，所有地网之间都形成了有效连接，形成了一个从扩建工程尾水平台到坝上库区水下地网对角线长度为1 100 m的接地网。

3.2 接地降阻测试检查

3.2.1 主接地网接地阻抗测试

大型地网接地阻抗一般采用工频大电流或新规程推荐使用的异频法进行测试。柘溪水电厂地网测试中，为了消除工频干挠，采用异频法进行测试。异频法的测量原理基于电流-电压表三极法，采用直线方式放线，原理图见图1。

3.2.2 测试情况

图1 直线三极法测量原理图

为检测接地降阻工程实施的效果，湖南省电力公司科学研究院分别于2008年3月、2010年5月对柘溪水电厂接地网进行了2次全面测试。图1为测量原理图。

第一次测试 (2008年3月)，测试布线沿坝上库区上游方向的库区布置，电流注入点为7号主变接地处，电流极距离电流注入点4 200 m，电压极距离电流注入点2 590 m。采用简单平均法后的接地电阻值为0.26 Ω，接地阻抗的平均值为0.32 Ω。

第二次测试(2010年5月)，测试布线沿下游方向右岸简易公路布置，电流注入点分别为110 kV区域和220 kV区域。电流极距离电流注入点3 400 m，电压极距离电流注入点2 100 m。测试结果为接地电阻为 0.201 Ω，综合接地阻抗值为 0.32 Ω。

2次测试，试验布线一次采取沿上游水库，一次沿下游简易公路，从2次测试结果比对分析来看，测试结果基本吻合。

4 结论与建议

通过对柘溪水电厂地网的特性参数测试和开关站220 kV区域电气设备引下线腐蚀抽样开挖检查，发现未改造的220 kV开关站存在接触电势与跨步电势偏高的现象，为确保人身安全和地网整体结构的通流与均压完好性，还需对老厂开关站220 kV区域进行均压改造。

柘溪水电厂接地网接地电阻偏大一直是影响该厂设备安全运行的重大隐患，电厂以扩建工程为契机，对地网采用“以新带老”改造模式，运用相对成熟的降阻技术，解决了困扰电厂多年的疑难问题，达到了改造的预期效果。在进一步完善老厂开关站220 kV区域均压改造后，柘溪水电厂接地网可满足系统安全运行的需要。同时，通过本次地网改造工程的实施，在主体工程进行扩建改建的过程中实施地网改造，性价比好，改造质量也可以得到保证。在地网改造过程中，铜包钢新型材料的使用和热熔焊接技术的采用也有效地保证了地网改造的长期效果。

TM312

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1008-0198(2011)03-0060-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2011.03.020

2010-10-13 改回日期:2011-04-19

杨兴华(1969— )，男，助理工程师，主要从事电厂检修管理工作。