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对接地装置设计中的几个问题的探讨

对接地装置设计中的几个问题的探讨

点击数:7676 次   录入时间:03-04 11:55:02   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
     接地装置设计中的几个问题
         发电厂、变电所电力设备接地装置的设计遵循的是电力设备接地设计技术规程。随着电力系统容量的增加,电压的不断提高,运行实践的经验积累,对问题的认为在不断深化。本文根据几年的工作实践,谈谈对各个问题的看法。

         1、土壤电阻率的取值

     因地层土壤特性在各层具有不同的特性,电阻率可能沿不同路径变化。当计算时选取的土壤电阻率合适(即与实际情况靠近),计算结果才能反映接地网的情况。

     美国EBASCO公司做法是取低电阻率的平均值;我国是用四管法测量,取10米内的土壤电阻率的平均值。实际工作中对土壤 电阻率的测量不够重视,往往是现场观察一下,直接从规程附表11中选取一个参考值进行设计工作,有时进行测量也是测取场地平整前的表层土壤电阻率,不能反映该地区的实际情况。这个工作是接地装置的前期工作, 必须充分注意做好。

     2、接地线的热稳定截面积计算中,短路电流持续时间的取值。

     单相短路电流持续时间的取值,直接关系到最大接触电压、跨步电压的允许值,关系到接地线截面积的选择。这个时间的取值方法各异:电力设备接地设计技术规程规定,短路的等效持续时间按主保护动作时间确定,这是考虑到主保护失灵而又遇到系统最大运行方式和最不利的短路点我们位置等各种最不利情况同时出现的概率不高而确定的;另一种意见是计入主保护失灵,加上后备保护动作时间,重合闸断电时间。通常在计算中取1秒。

     EBASCO公司将接地短路电流持续时间取为3秒。

     我们考虑,应按实际网络情况,取主保护动作时间加后备动作时间及断路器分闸时间,再为继电保护装置及断路器动作的可靠性留出一定的裕度。根据省网的情况:

     主保护动作时间                  0.03秒

     Ⅱ段主保护动作时间              0.5+0.03秒

     母联保护动作时间                0.5+0.03秒

     失灵保护动作时间                0.5+0.03秒

     开关动作时间                     0.05秒(SW4-220)

     合计                            1.67秒

     固校验接地装置用的短路等效持续时间取2秒为宜。

     3、对接地电阻的要求

     接地规程第十五条规定,大接地短路电流系统,接地装置的接地R≤2000∕I,限制接地电位不得超过2000伏;当计算用的流径接地装置的入地短路电流大于4000安时,采用R≤0.5欧,而没有对地电位提出要求。

     确定0.5欧的接地电阻为标准,并不能保证工程的安全。因为表示接地装置对人身和设备安全与否并不是用接地电阻值这个单一指标来说明,还有接地电位的升高及相应的接触电压、跨步电压值。而接地短路电流值又受到短路点位置、系统运行情况,保护的动作窍等因素的制约,数值的变化幅度较大。在单相接地短路电流较小的情况下,即使接地电阻较高仍然 是安全的;而单相接地短路电流较大时,接地电阻值虽然符合规程的规定,但 安全水平并不一定不够,若不采取一实措施来降低接地电阻,就很可能发生危及人身及设备安全的事故。

     限制接到网电位的升高是为了防止对二次设备形成反击。在系统容量不断扩大,短路电流逐年上升的情况下,限制接地网电位低于2000伏实际上很难办到。如某500KV变电所220KV侧单相接地短路电流某年是28.85KA,限制接地网电位小于2000伏,则接地电阻为R≤2000∕I=2000∕28850=0.07欧。要达到这样的电阻值是根本办不到的,同时也没有这个必要。因为影响变电所安全的主要因素不是地电位的升高值,而应该是整个接地网是否能很好保持等电位,在任何地方不出现过高的电位差。所以在变电所接地网的设计上,一个是降低接地电阻值,另一个是怎样做到接地网各处电位均衡。有文章介绍,有地电位是5000~10000伏而安全运行的例案。我们实际工作取多少,还要做更细致的工作。

    4、主变压器中性点引下线的选择

    主变压器中性点接地线被烧断的事故,省电网近几年已发生多次,这个问题引起我们的充分重视。中性点接地引下线被烧断的原因,主要是选择导线截面时考虑到中性点处的特点不足,不能满足热稳定的要求。在主变压器中性点处,由于单相短路电流的高度集中及继电保护动作时限的差异,往往造成主变压器中性点处的接地引下线稳定截面不够而被烧断。我们认为,在选择主变压器中性点接地引下线时,校验接地引下线用的短路等效持续时间取2秒;主变压器中性点接地引下线不应利用钢支架、电缆穿管的钢体等作接地线用(即暗接地引下线),而应敷设独立的明接地引下线;主变压区域的接地网应相应加强。

    5.钢质接地线的腐蚀问题

    国外接地装置都使用铜材,而且截面积较大。例如某电厂主变压器区域(比利时设备),在主变压器周围是TJ-150裸铜绞线;跨越主变压器基础,埋在混凝土中的是TJ-185裸铜绞线。我们设计的升压站等,全厂接地装置是钢材。这就有一个钢材被腐蚀而截面积被减少的问题。有两个问题需要讨论:一是接地装置的服务年限;二是腐蚀速度,以及采取的相应防腐措施。

    从广东省中试所“接地网腐蚀调查情况”看,运行10年及以上的130个35~220千伏变电所的接地装置的挖土检查,有61个接地网有不同程度的腐蚀,占46.92﹪.腐蚀速度为0.1~0.4∕年。在同一个变电所接地网内,园钢腐蚀的较扁钢快3~4倍。

    接地网的服务年限如何确定,众说不一。我们考虑,在设计变电所、发电厂升压站时,是根据5~10年电力系统发展规划进行设计的。10年以后,电力系统发展的大了,主要设备技术性能不能满足要求了,就进行更新换代。接地网设计也按同一原则设计是比较合理的。

    在设计中要充分重视腐蚀问题。对当地的腐蚀性质,腐蚀速度,要进行认真仔细的调查,以便采取相应措施,如热镀锌、适当加大截面积,总之要保证在服务年限后期仍能保证热稳定截面。

    6,计算入地短路电流的取值及接地引下线的选择

    接地规程(附录二)规定,入地短路电流公式为:

    I=(Imax-Iz)(1-KfI)

    式中: I—入地电流(安)

           Imax——接地短路时的最大接地短路电流(安)

           IZ——发生最大接地短路电流时,流经发电厂、变电所中性点接地线的最大接地短路电流(安)

           KfI——避雷线的工频分流系数

     从公式中看出,入地电流在一般情况下小于单相接地电流,对主接地网干线按此选择是允许的。但设备接地引下线,应按系统单相短路电流选择。因为发生单相接地时,其全部单相短路电流流经接地引下线;而主接地网都设计成环形,单相接地进入主接地网后才能按上式进行分流。但在以往的设计中,接地引下线截面往往小于地网主干线的截面,这是不正确的。此外,钢质接地引下线裸露在空气中,比埋在地下的地网主干线的腐蚀严重,特别是在接地引下线入土的部位腐蚀最严重,且易受外力破坏,因此,综合以上因素,接地引下线的截面选择,应当比主接地网干线要大,或二者相等。

    近几年来,有些所、厂接地引下线烧断,分析其原因,除热稳定校验时间偏小等因素外,接地引下线截面普遍小于主接网干线截面,也是一个重要原因。


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