CN104901030A - 一种变电站降阻接地装置施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种变电站降阻接地装置的施工方法。包括以下步骤：勘测人员测量变电站站址区域内的土壤电阻率、冻土深度及土壤分层情况，获取勘测数据；根据勘测数据建立土壤模型；根据土壤模型，在变电站站址区域内设计站内接地装置；对上一步骤所设计的接地装置进行安全性校验，获取校验结果；若校验结果满足要求，执行下一步骤；若校验结果不满足要求，在变电站站址区域外加设外引接地装置，返回到安全性校验；保存校验结果；绘制施工图纸；组织人员施工。本发明在不增加额外征地的基础上，提供一种变电站降阻接地装置施工方法，具有降阻效果明显、结构简单、便于施工、成本低等特点。

Description

一种变电站降阻接地装置施工方法

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种变电站降阻接地装置的施工方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，电力事业进入快速发展期，而经济迅速发展的同时也带来了土地资源的极度紧缺，变电站选址日益困难，土壤电阻率较高的问题时常发生；同时由于对GIS或HGIS配电装置大规模推广，变电站站址面积进一步缩小，两者共同造成变电站接地电阻超标问题较为普遍(规定接地电阻≤0.5Ω)，而高接地电阻易造成变电站运行人员的伤害及设备的损坏。因此降低接地电阻是保证变电站人员及设备安全的重要保证。

现在国内外主流的降阻方案主要包括：扩大主接地网面积、外延接地网、引外接地、水下接地网、深井接地、离子接地极、接地模块等。国内主流采用的降阻技术主要集中在深井接地技术，由于其技术成熟，效果稳定，不增加征地，受到业主单位的普遍认可，其它接地技术由于站址环境、增加征地或者其稳定性的考虑，应用较少。但是深井接地方法在实施过程中，往往存在工艺复杂、成本较高、应用范围有限等问题，严重制约了低接地电阻的接地装置的发展。

无论从防雷的角度，还是从工频对地短路电流不致使发电站、变电站人员及设备受危害的角度出发，变电站都要有良好的接地。因此，进行降低接地电阻方法效果分析,对正确进行地网设计和选择降阻方法具有重要意义。通常变电站都采用一个统一的地网，即接地网，接地网最主要的电气参数是接地电阻。从保证安全出发，我国接地规程规定，在中性点直接接地的系统中，若工频对地短路流过地网的短路电流I，则要求R值应满足IR≤2000V。目前我国几大 电力系统的三相短路水平已处较高水平，从发展的眼光看，500kV系统的短路电流也在迅速增加。即使考虑分流之后，对较小接地电阻值的要求往往也很难满足，特别是在山区或一些高土壤电阻率的地区，降低地网接地电阻成为一项极为艰巨的任务。因此，进行降低接地电阻方法的研究，对正确进行地网设计和选择降阻方法具有重要意义。变电站的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障工作人员生命安全的重要措施，但是多年来由于接地故障所引发的电力系统事故在我国时有发生，每次事故造成的直接经济损失少则数十万元多则千万元，而且由此造成的停电所带来的间接经济损失则更大，因此对降阻接地措施需要一套完整严密的施工程序与方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对现有技术的不足，在不增加额外征地的基础上，提供一种变电站降阻接地装置施工方法，具有降阻效果明显、结构简单、便于施工、成本低等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：勘测人员测量变电站站址区域内的土壤电阻率、冻土深度及土壤分层情况，获取勘测数据；

B：根据步骤A所获得的勘测数据进行土壤电阻率的横向分层数据和纵向分层数据计算，由此建立土壤模型；

C：根据步骤B所获得的土壤模型，在变电站站址区域内设计站内接地装置；

D：对上一步骤所设计的接地装置进行安全性校验，获取校验结果；

E：若步骤D的校验结果满足要求，执行步骤F；

若步骤D的校验结果不满足要求，在变电站站址区域外加设外引接地装置，返回到步骤D；

F：保存该校验结果；

G：绘制施工图纸；

H：组织施工人员参照施工图纸现场施工。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤C中的站内接地装置包括与变电站接地线连接的网格状水平地网和设置在网格状水平地网上的垂直接地极，网格状水平地网由不等间距布置的网格条状接地体相互连接而成。

本发明技术方案的进一步改进在于：网格状水平地网位于-0.8m～-1.2m，垂直接地极的长度为2.4m～2.5m。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤E中的外引接地装置为放射状水平地网，该放射状水平地网的开端连接网格状水平地网。

本发明技术方案的进一步改进在于：在步骤F和步骤G之间还设有步骤I：在变电站设备区地面上设置全绝缘保护层。

本发明技术方案的进一步改进在于：全绝缘保护层为厚度大于等于150mm～200mm的碎石、砾石或卵石路面。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明解决了变电站在敷设了站内接地装置后，接地电阻仍然不能满足技术要求的问题，本发明利用变电站站外设施，加设外引接地装置来降低接地电阻，使变电站接地电阻满足技术要求或设计要求，满足电网的安全运行需要，本发明具有降阻效果明显、结构简单、便于施工、建设成本低、使用寿命长等特点。

站内接地装置包括与变电站接地线连接的不等间距布置的网格状水平地网和设置在网格状水平地网上的垂直接地极，网格状水平地网有效降低接地电阻，同时由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔接触电势大大高于中心网孔接触电势，而且这种差值会随着地网面积和网孔数的增加而增大，不等间距设置，克服了上述缺陷，大 大提高网格状水平地网的安全性；垂直接地极为纵深设计，有助于减少网格状水平地网1的接地电阻和增加短路电流的泄流能力。

外引接地装置为放射状水平地网，放射状设置可确保外引接地装置的末端不连接，不会引起接地电流短路或意外电路故障；全绝缘保护层设置在变电站设备所在的区域地面上，进一步增强变电站接地装置的安全。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明整体结构示意图；

图3是本发明断面结构示意图；

其中，1、网格状水平地网，2、垂直接地极，3、放射状水平地网，4、全绝缘保护层，5、变电站接地线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1～图3所示，以我院设计的河北省新乐东220kV变电站新建工程为例来说明采取以上措施降低接地电阻取得的效果。勘测人员测量变电站站址区域后获取的勘测数据为：

河北省新乐东220kV变电站新建工程所在区域处在华北冲洪积平原，地层主要为第四系全新统冲洪积成因的粉土、黏性土、砂土。站址常规土壤电阻率测点数值变化在25.4～363.2(Ω·m)范围内；大极距土壤电阻率测量测点数值变化在54.4～328.9(Ω·m)范围内，冻土深度为0.8m。利用CDEGS软件对测量结果的平均值进行建模分析，得出土壤模型。

表1 采用电阻率平均值时计算得出的土壤模型

层数	土壤电阻率(Ω·m)	土壤层厚度(m)
			1	36.9420	2.16776
2	823.413	15.5313
			3	149.501	无穷大

[0035] 根据上述土壤模型，在变电站站址区域内设计站内接地装置，新乐东220kV变电采用不等间距布置的网格状水平地网1和垂直接地极2的立体地网设计构成的站内接地装置，网格状水平地网1与变电站接地线5连接，垂直接地极2的顶部焊接在网格状水平地网上。网格状水平地网1采用-80X8镀锌扁钢，之间的焊接采用双面焊接，焊接处做防腐处理，埋深1.0m(以挖到冻土层以下为准)，网格状水平地网1按照GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范的要求设计，网格状水平地网1的边缘部分为不等间距设置，按照e的指数增排列；网格状水平地网1的中间部分为等间距设置，等间距部分之间的间距一般不超过20m，以10-20m为佳，便于其他设备的连接，否则太长不易连接其他设备。垂直接地极2采用DN60的镀锌钢管，长度为2.5m，垂直接地极2顶部双面焊接在网格状水平地网1上，焊接面积不小于10mm2，垂直接地极2底部为尖形便于打入地面内，垂直接地极2也与变电站接地线5可靠连接。在网格状水平地网1上打至少两根深钻式垂直接地极2，垂直接地极2的数量可根据实际需求而定，可为两根、三根、五根、八根、十根、二十根或甚至更多，本实施例为八十九根垂直接地极2，垂直接地极2有助于减少网格状水平地网1的接地电阻和增加短路电流的泄流能力。

接地电阻要求降到0.5Ω以下，我们本着人身及设备安全考虑，并符合我国接地设计规范要求，以降低接触电压和跨步电压为目的。利用CDEGS软件分析变电站在故障时架空地线的分流系数，计算时需要各级线路杆塔档距的档距、塔形、杆塔的接地电阻、以及线路的地线型号。因该变电站接地网和杆塔接地电阻的确切值无法弄清楚，本站按照常规工程中的计算结果，分流系数取50％，入地短路电流取20kA。

计算时短路持续时间取0.65s，根据CDEGS软件计算得到接触电势、跨步电压分布如下所示。

结论：接触电势满足安全性要求，跨步电压不满足安全性要求，接地电阻不满足安全性要求，需加设外引接地装置。

通过分析变电站站址区域内土壤分层情况，利用已测土壤电阻率的分布情况，经CDEGS软件计算，在站外进站道路区域范围内敷设外引接地装置，外引接地装置为放射状水平地网3，放射状水平地网3的长度由进站道路长度决定，新乐东220kV变电站进站道路长约200米，宽为5.5m，在变电站放射状水平地网3敷设时，利用较长进站道路，沿站外道路两个边缘处向外放射性敷设两根镀锌扁钢，两根镀锌扁钢组成放射状水平地网3，放射状水平地网3的开端在变电站大门处与网格状水平地网1可靠连接，放射状水平地网3的末端沿站外道路两个边缘向外放射性敷设至进站道路路口处，埋深与网格状水平地网1相同也为1.0m，放射状水平地网3的末端之间不连接。如果道路更宽或足够宽，可以多敷设几根放射状水平地网3。根据CDEGS软件对站内接地装置和外引接地装置进行安全性校验，计算得到接触电势、跨步电压分布如下所示。

结论：跨步电压和接触电势均满足要求，应用本发明可使站区接地电阻由0.563Ω降到0.474Ω，使站区范围内跨步电压满足安全性要求，不影响站外行人安全。

为了增强变电站接地装置的安全，同时在变电站设备所在的区域地面上铺设由150mm厚度碎石面构成的全绝缘保护层4。电阻率定为3000欧姆米，当设计绝缘地面后，接触电势和跨步电压均满足规范安全性要求。

保存该校验结果，绘制施工图纸，组织施工人员参照施工图纸现场施工。

现场施工，挖沟，用挖沟机在地中水平挖深度为1.0m的深沟，在深沟的最底部布置80X8镀锌扁钢做成的网格状水平接地网1；钻孔，用钻孔机在地中-1.0米处垂直钻深度为2.5m的深孔，沿着整个深沟隔一定距离掩埋DN60的镀锌钢管组成的垂直接地极2，回填土，监理负责监工。

Claims (6)

1.一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：勘测人员测量变电站站址区域内的土壤电阻率、冻土深度及土壤分层情况，获取勘测数据；

B：根据步骤A所获得的勘测数据进行土壤电阻率的横向分层数据和纵向分层数据计算，由此建立土壤模型；

C：根据步骤B所获得的土壤模型，在变电站站址区域内设计站内接地装置；

D：对上一步骤所设计的接地装置进行安全性校验，获取校验结果；

E：若步骤D的校验结果满足要求，执行步骤F；

若步骤D的校验结果不满足要求，在变电站站址区域外加设外引接地装置，返回到步骤D；

F：保存该校验结果；

G：绘制施工图纸；

H：组织施工人员参照施工图纸现场施工。

2.根据权利要求1所述的一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：步骤C中的站内接地装置包括与变电站接地线(5)连接的网格状水平地网(1)和设置在网格状水平地网上的垂直接地极(2)，网格状水平地网由不等间距布置的网格条状接地体相互连接而成。

3.根据权利要求2所述的一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：网格状水平地网(1)位于-0.8m～-1.2m，垂直接地极(2)的长度为2.4m～2.5m。

4.根据权利要求1或2任一项所述的一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：步骤E中的外引接地装置为放射状水平地网(3)，该放射状水平地网(3)的开端连接网格状水平地网(1)。

5.根据权利要求1所述的一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：在步骤F和步骤G之间还设有步骤I：在变电站设备(5)所在的区域地面上设置全绝缘保护层(4)。

6.根据权利要求5所述的一种变电站降阻接地装置施工方法，其特征在于：全绝缘保护层(4)为厚度大于等于150mm～200mm的碎石、砾石或卵石路面。