严寒、盐涝地区110kV变电站接地网的优化设计

摘要：本文根据严寒、盐涝地区变电站岩土特征，通过接地材料的选择、接地电阻计算及校验、采取有效措施降低接地电阻，满足设计要求，从而优化严寒、盐涝地区变电站接地网的设计。

关键词：接地网;接触电势;跨步电压;接地电阻

1概述

本文针对严寒、盐涝地区110kV变电站接地进行优化。

2站区岩土特征

2.1岩土特征

建筑场地钻探深度范围内为第四系地层，自上而下分别描述如下：

①粉土：黄褐色，土质不均匀，局部夹粉质黏土薄层。含氧化铁斑点。无光泽，干强度低，韧性低，摇振反应中等。稍密，稍湿。层厚1.50-3.50m。

②粉砂：黄色，稍密，稍湿-饱和。分选性一般，主要矿物成份为石英、长石。见少量暗色矿物。该层未被钻穿。

2.2土壤電阻率测试结果

场地标准冻结深度为2.10m，本站土壤电阻率取100Ω.m。

2.3地下水

勘察场地地下水为第四系松散层孔隙潜水，地下水补给源为大气降水，以蒸发和地下径流方式排泄。

水质分析结果，地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，对钢结构有微腐蚀性。

3接地材料选择

针对镀锌钢在高盐碱土壤地区耐蚀性差和铜材价高等问题，本工程采用了铝铜稀土合金接地材料，并通过喷丸和预氧化复合表面改性处理，减轻了对钝化膜的破坏，降低非均匀腐蚀几率，在大幅度提高了耐土壤腐蚀性能的同时，解决了纯铝腐蚀产物导通不良的问题，满足了技术要求，有效延长变电站接地网开挖检查周期，提高运行安全可靠性。以其替代镀锌钢和纯铜做接地材料全寿命周期可降低材料成本分别为 40%和67%。

4接地电阻计算及校验

4.1接地基本参数计算

4.1.1入地故障电流计算

当在厂、所外发生接地短路时，流经接地装置的电流可按下式计算：

4.1.2地网参数计算

本站拟采用8×8m方格形主地网，采用2.5米长垂直接地极。此接地网总面积为1990㎡，水平地网总长度为609.98m，水平地网边缘长度为172.4m。

均压带等效根数n 按下式计算：

4.1.3接地短路（故障）电流的持续时间

配有1套速动主保护、近或远（或远近结合的）后备保护和自动重合闸，有或无断路器失灵保护时，取值：

—第一级后备保护的动作时间

第一级后备保护动作时间约为3s，断路器开断时间目前暂按50ms，因此，切除故障电流的时间t约为3s，本报告中按3s进行计算。

4.2接地电阻计算

4.2.1接地电阻计算

均匀土壤中水平接地极为主边缘闭合的复合接地极（接地网）的接地电阻，可按下列公式计算：

经计算Ω。

4.2.2接地电阻校验

保护接地电阻，应符合下列要求：

式中：R—考虑季节变化的最大接地电阻（Ω）

—计算用经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值（A）。

经计算最大接地电阻R=1.78Ω>。现有接地网的接地电阻满足要求。

4.3 接触电势校验

4.3.1 接触电势计算

接地网初始设计时的网孔电压计算如下：

式中：—土壤电阻率（Ω∙m）

— 网孔电压几何校正系数

—接地网不规则校正系数，用来计及推导时的假设条件引入的误差

—接地网的最大入地电流

D—接地网平行导体间距

d—接地网导体直径。扁导体的等效直径 d 为扁导体宽度 b 的 1/2;等边角钢的等效直径 d为 0.84b（b为角钢边宽度）;不等边角钢的等效直经d 为（和为角钢两边宽度）;

h—接地网埋深

—接地网埋深系数

—参考深度，取1m

—因内部导体对角网孔电压影响的校正加权系数

经计算。

4.3.2 接触电势校验

根据规程，最大允许接触电位差为：

经计算Ut=100.46V，经校验现有接地网的接触电势不满足要求。

4.4 跨步电压校验

4.4.1 跨步电压计算

跨步电位差与跨步电位差与几何校正系数、校正系数、土壤电阻率、接地系统单位导体长度的平均流散电流有关，可按下列各式计算：

式中：—埋入地中的接地系统导体有效长度。

发电厂和变电站接地系统的最大跨步电位差出现在平分接地网边角直线上，从边角点开始向外1m远的地方。对于一般埋深 h 在0.25m～2.5m的范围的接地网，可按下式计算

经计算，

4.4.2 跨步电压校验

跨步电位差不应超过下列数值：

经计算跨步电压不应超过100.46V，满足要求。

5结论

通过上述计算可知，本站接地电阻、跨步电压均满足要求，采取措施后接触电势也满足运行要求;全站水平接地网和垂直接地体均采用环保型铝铜稀土合金接地材料，在大幅度提高了耐土壤腐蚀性能，提高运行安全可靠性;本工程在垂直接地极的顶部焊接200×200×10的热镀锌钢板，防止了垂直接地极受冻土影响而产生上拔。

参考文献：

[1]交流电气装置的接地设计规范 GB/T 50065-2011。

作者简介：陈红梅，女，19850818，汉，宁夏，在佳木斯华能电力设计有限公司任职电气设计工作。

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