1、变电站接地网的降阻措施及工程实践Vo1.3ONo.2Apr.2011河北电力技术HEBEIELECTRICPOWER第 30 卷第 2 期2011 年 4 月变电站接地网的降阻措施及工程实践MeasuresforReducingResistanceforGroundingGridinSubstationandEngineeringPractice李剑峰,张战彬,董正坤(1.邢台供电公司,河北邢台 054001;2.石家庄供电公司 ,石家庄 050091)摘要:介绍变电站接地网电阻过高的危害,分析将垂直接地变电站接地网的优化设计.腐降阻剂等降阻措施的原理,结合 11okV 浆水变电站接地 2 降
2、低接地电阻的措施电阻过高的实际情况,采取降阻措施对接地网进行优化,经变电站接地网的电阻由接地引线电阻,接地体竺的地.网-电,阻 满竺兰., ,本身的电阻,接地体表面与土壤的接触电阻 ,散流电量:变电站接地网;降阻;最佳埋置深度;不等长接地体:T一, _rIAbstract:Thippprestthhnnofth.high.god 一起决定作用的是接触电阻及散流电阻,所以下面从iggridresistanee,andana1yethepincip1esofmainmeas 一接地网接地体的埋设深度,不等长接地体技术,化学uresfoducigresistanee,suchasthb.tburi.
3、ddepthof 降阻技术三方面来论述降低接触电阻和散流电阻的verticalgroundingelectrodes,thetechnologyoflongand 措施.shortgroundingelectrodesandthelongactinganticorrosive2.1 将垂直接地体置于最佳埋置深度agentforreducingretanc 已 Accordingtothe110kVJiang-垂直接地体的最佳埋置深度是指有利于散流而bs 协 n.?everamea“0rednge,sltanc.ear.又易于达到的埋置深度.在可能的范围内埋置深度ti.,thgdinggrid.
4、resit 二 ffet.ve1y.dt.应尽可能取最大值,但并不是埋置深度越深越佳.tthrequirement.f1tiDifiti.如果把垂直接地体近似为半球接地体 ,其电阻为:Keywords:gr0undinggridsubstati.n;reducingresistance;R 一(1n 等一 1)(1)bestburieddepth;longandshortgroundingelectrodes;re 一一ducigresistanceg.t 式中:ID 为土壤电阻率;L 为垂直接地体的埋置深中图分类号:TM63;TM862 度;为半球接地体的直径.文献标志码:B 由式(1) 可
5、知,R 与 L 成反比,为使 R 减小,L文章编号:10019898(2011)02 002402 越大越好,但当增大到一定程度后,基本呈饱和状,姐.士态,降阻率已趋近于零.另外,在工程实际应用中,.慨随着深度的增加,单位长度钻进的费用也在增加.电力系统接地直接影响系统和网上电气设备的因此在确定垂直接地体的最佳深度时,在设计中应安全可靠运行,对操作维护人员的人身安全也起着按地网的等值半径,根据区域内的地质状况来确定,重大作用.如果接地电阻过大,就会造成地网局部一般取 3.55m.电压异常上升,除威胁运行人员的安全外,还可能因 2.2 采用不等长接地体技术反击使二次设备绝缘受到破坏,高电压进入控
6、制或接地体的设计一般采用多根垂直接地体打入地检测设备,使设备发生误动或拒动,从而扩大事故.中,并以水平接地体并联组成接地体组.但由于屏因此要确保人身和设备的安全,维护系统的可靠运蔽作用,接地体的散流电阻并不等于各单一接地体行,就要考虑如何降低接地电阻口.以下分析各种散流电阻的并联值,此时,接地体组的散流电阻为:电阻的R 一2结合浆水 110kV 变电站工程地网改造实践,阐述一 n7收稿 El 期:201011 一 O4作者简介:李剑峰(1973 一),男,工程师,主要从事电网规划设计工作.?24?Vo1.30No.2Apr.2011河北电力技术HEBEIELECTRICPOWER第 3O 卷第
7、 2 期2011 年 4 月式中:R 为单一接地体的散流电阻;n 为单一接地体的根数;77 为接地体的利用系数,它与接地体的形状和位置有关.从理论上说,距离接地体 2Om 处为电气上的“地 “,故极间距离为 40m 时,可以认为其利用系数卵为 1.接地网的接地体在布置上,很难做到两单一接地体之间距离为 40m,为解决在设计中与理论分析中的矛盾,采取不等长接地体的体系结构,即各垂直接地体的埋置深度各不相等,便可达到良好的效果.不等长接地体技术,从理论上到实践应用中,都较好的解决了多个单一接地体间的屏蔽作用2.3 采用长效防腐降阻剂接地降阻剂分化学降阻剂和物理降阻剂.化学降阻剂主要有以 C1 一,
8、SO 卜,NO.一与碱性金属构成的电解质盐类导电物.化学降阻剂是以电解质为导电主体,利用胶凝物对金属的粘附性凝固后形成立体网络结构,减少储存电解液初期流失,以增强原有接地降阻措施的降阻性能.但化学降阻剂是模拟土壤化学导电性,即在有水时电解质电离出带电离子才成为导电主体,由于其阴离子对金属的腐蚀,电解液受季节地下水位升高而流失,致使长效稳定接地降阻存在隐患;而当无水时,则因电解质结晶电阻升高而失去降阻能力.物理降阻剂用非离子碳素为降阻材料并加防腐剂,扩散剂,导电不受酸碱盐,高低温,干湿度影响,具有特别防腐性.且物理降阻剂中的胶凝物是强碱弱酸盐及防腐剂,在生产,储运,使用过程中不会发生化学反应,无
9、毒,无腐蚀,能适用于干旱的沙漠,高寒高电阻地区,可满足高稳定性的接地要求.物理降阻剂解决了化学降阻剂不稳定的问题,比较适用于需长期使用的接地系统.长效物理降阻剂主要成分有高纯碳,稀土元素和活性钙基彭润土.这种降阻剂 pH 值接近于 7,对金属接地极造成的腐蚀微弱.当它包裹在金属接地极表面时,相当于在金属接地极表面形成一层保护膜,能有效阻止土壤中其他介质对金属接地极的腐蚀,从而延长金属接地极的使用寿命,适用于各种土壤环境.3 工程实践3.1 浆水变电站地质情况及存在的问题110kV 浆水变电站是 1972 年投运的变电站,位于邢台县浆水镇安庄村北,主供 2 镇 5 乡 151 个行政村生产生活用
10、电,供电面积达 601km.该变电站地处太行山东麓侵蚀剥蚀丘陵区,以变质岩为主的中低山区,海拔高程 455463m,相对高差 8m,地势西北高,东南低,地形坡度 10.15.区域地质为现代河床冲积砂砾石层,厚度 0.53.0m.表层 0.5m 为第 4 系松散层,下部为强风化,中风化片麻岩,土壤电阻率很高,约为 2800Q?m.该变电站自投运以来,接地网锈蚀逐年加重,2004 年实测发现接地电阻已达到 2.13Q.根据DL/T6211997交流电气装置的接地 规程第 5条要求,“A 类电气装置的接地电阻应符合下式:R2000/I.R 为考虑到季节变化的最大接地电阻,Q;I 为计算用的流经接地装
11、置的入地短路电流,A.“依据羊范 220kV 母线短路容量,羊范至浆水站 110kV 线路长度以及其它系统参数,经计算后得知浆水变电站单相接地短路电流为 1524A.由于 110kV 线路全线采用避雷线,在接地网内短路时,分流系数可取 0.4,同时留取 0.2 的裕度系数,则入地电流为 1524A 一 0.21524A 一 1219A,接地电阻应小于或等于 2ooo/I 一 2ooo/1219=1.64Q,对于浆水变电站实测接地电阻值 2.13Q来说,该站接地电阻已不满足规程要求.一旦发生故障,将引起大面积停电事故.3.2 采取的措施针对该变电站的地质状况,在接地网的改造设计中,根据接地电阻构
12、成因素的分析,采取以下几项措施降低接地网的接地电阻值,以保证系统的接地电阻达到规范要求值.3.2.1 采用不等长接地体技术根据站区场坪的实况,即东侧开采,西侧回填,差在 2m 左右,在南侧布置不等长接地体,接地体采用 46omm 壁厚不小于 3.5mm 镀锌钢管,长度为 2500mii1 和 1500InlTl,并严格控制回填土的质量.站区北侧为土质较好的开阔区域,在该区域设置 25 根接地体,仍采用不等长接地体技术,因外引区域较开阔,故两单一接地体间距放大至 10m,以提高接地体的利用系数,采用 60mm6mm 镀锌扁钢分支路引入站内,与站内接地网联为一体.3.2.2 使用降阻剂由于物理降阻
13、剂的良好特性,变电站采用物理降阻剂.在垂直接地体埋设处下挖于垂直接地体等深的坑后,采用 219 钢管作模具,将垂直接地体插入钢管中心后,浇注降阻剂,并同时进行回填,抽出钢管后,此时接地体已形成 200mm 的(下转第 34 页)?25?Vo1.3ONO.2Apr.2011河北电力技术HEBEIELECTRICPoWER第 3O 卷第 2 期2011 年 4 月.10.40.50.60.6110.50.50.40.61A1一 l0.30.4o.5o.5lA2 一 l0.60.60.50.71.10.40.50.60.61.10.40.50.60.6llo.4O.4o.5o.6lAl0.3O-4o
14、.50.5Ic 一 0,7:i0.6I70.2920.2500.2830.292-10.2420.2500.2580.258lWlIl0.2250.2830.2420.225lL0.2250.2170.2170.225JO.27780.25220.24560.2206.3.4 组合预测结果及误差分析(见表 4)表 420072009 年某市实际用电量和组合预测结果比较4 结束语通过实际算例计算分析表明,提出的基于 AHP法的电力负荷组合预测模型,加入专家经验以综合不同模型和方法所提供的不同有效信息,提高了负荷预测的准确度,使预测结果更加科学并符合实际,易于推广应用.参考文献:1程浩忠.电力系统
15、规划 M.北京:中国电力出版社,2008.2王捷,吴国忠 ,李艳昌.蚁群灰色神经网络组合模型在电力负荷预测中的应用J.电力系统保护与控制,2009,37(2):4852.3徐其迎.基于进化规划算法的电力负荷组合预测模型研究 EJ.华中电力,2008,21(3):21 23.本文责任编辑:齐胜涛(上接第 25 页)圆柱形接地体,待降阻剂凝固后,将回填土夯实.水平接地体是在人工开挖的槽沟内敷设,待水平接地体与垂直接地体,按规范要求焊接完毕后,采用上下半圆形模具注入降阻剂,待模具拆出后,在 200mm的水平接地体周围用湿土夯实,回填较好的土质后再次夯实.3.3 实施效果工程竣工一个月后测量其接地电阻
16、为 1.1Q,运行 6 个月后复测值为 1.0Q,均满足规程的要求.为了安全起见,根据规程对该站的跨步电压和接触电势进行了计算,也均满足要求.通过工程实践证明,在地质条件较差的区域,采用多种措施相结合来降低其接地电阻值是十分有效的.?34?4 结束语变电站接地降阻措施,要根据区域的地质条件,采取不同的降阻措施,选择合适的施工工艺和施工方法,同时应采用新技术和新材料,才能取得最好的,最经济的降阻效果.工程实践说明,对于土壤电阻率较高,占地面积小的山区和城市变电站,采取不等长接地体,采用物理降阻等技术是降低接地电阻的有效方法.参考文献:1郭春晓.浅谈变电站的防雷接地技术J.南方论刊,2009($1):5758.2何金良,曾嵘 .电力系统接地技术M.北京:科学出版社,2007.本文责任编辑:王洪娟下期要目电网黑启动试验分析超临界机组加热器端差对煤耗的影响基于 PSASP 分布计算平台的暂态稳定分析数字化变电站电容器保护误动原因分析及处理
