1、農(nóng)村66kV變電所接地裝置的設(shè)計(jì) 摘要近幾年各地經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，一些地區(qū)的變電所已經(jīng)滿足不了負(fù)荷發(fā)展的需要，各地新建和改造了許多66kV變電所，為規(guī)范和統(tǒng)一66kV變電所的建設(shè)工作，一些省市制定了66kV變電所設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性意見和范本，但是對變電所的接地裝置部分設(shè)計(jì)深度不夠，使部分建設(shè)單位在施工設(shè)計(jì)中沒有引起足夠地重視，致使在實(shí)際施工中憑經(jīng)驗(yàn)來敷設(shè)接地裝置，給今后電氣設(shè)備的安裝留下了事故隱患。由于接地裝置是保證變電所內(nèi)人身和設(shè)備安全的重要設(shè)施，因此必須重視對接地裝置的設(shè)計(jì)工作。關(guān) 鍵 詞 變電所 接地裝置 設(shè)計(jì) 接地電阻 短路電流 避雷器前言發(fā)電廠和變電所中的接地裝置按工作性質(zhì)可分為工作接地和保護(hù)

2、接地。工作接地是指為保證電力系統(tǒng)正常情況和事故情況下能可靠工作，而將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，通常是中性點(diǎn)，直接或經(jīng)特殊設(shè)備與地作金屬連接。保護(hù)接地是為了保護(hù)人身安全，防止觸電，而將正常情況下不帶電的電氣設(shè)備外殼或金屬結(jié)構(gòu)與接地體之間作良好的金屬連接。農(nóng)村66kV變電所接地裝置的設(shè)計(jì)發(fā)電廠和變電所中的接地裝置按工作性質(zhì)可分為工作接地和保護(hù)接地。工作接地是指為保證電力系統(tǒng)正常情況和事故情況下能可靠工作，而將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，通常是中性點(diǎn)，直接或經(jīng)特殊設(shè)備與地作金屬連接。保護(hù)接地是為了保護(hù)人身安全，防止觸電，而將正常情況下不帶電的電氣設(shè)備外殼或金屬結(jié)構(gòu)與接地體之間作良好的金屬連接。接地的類型：1工作接

3、地為滿足電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備的運(yùn)行要求，而將電力系統(tǒng)的某一點(diǎn)進(jìn)行接地，稱為工作接地，如電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地；2防雷接地為防止雷電過電壓對人身或設(shè)備產(chǎn)生危害，而設(shè)置的過電壓保護(hù)設(shè)備的接地，稱為防雷接地，如避雷針、避雷器的接地；3保護(hù)接地為防止電氣設(shè)備的絕緣損壞，將其金屬外殼對地電壓限制在安全電壓內(nèi)，避免造成人身電擊事故，將電氣設(shè)備的外露可接近導(dǎo)體部分接地，稱為保護(hù)接地，如： 電機(jī)、變壓器、照明器具、手持式或移動式用電器具和其他電器的金屬底座和外殼； 電氣設(shè)備的傳動裝置； 配電、控制和保護(hù)用的盤（臺、箱）的框架； 交直流電力電纜的構(gòu)架、接線盒和終端盒的金屬外殼、電纜的金屬護(hù)層和穿線的鋼管； 室內(nèi)、外

4、配電裝置的金屬構(gòu)架或鋼筋混凝土構(gòu)架的鋼筋及靠近帶電部分的金屬遮攔和金屬門； 架空線路的金屬桿塔或鋼筋混凝土桿塔的鋼筋以及桿塔上的架空地線、裝在桿塔上的設(shè)備的外殼及支架； 變（配）電所各種電氣設(shè)備的底座或支架民用電器的金屬外殼，如洗衣機(jī)、電冰箱等。接地的要求：1、一般要求為保證人身安全，所有的電氣設(shè)備，都應(yīng)裝設(shè)接地裝置，并將電氣設(shè)備外殼接地。設(shè)計(jì)中首先應(yīng)利用各類自然接地體。一般應(yīng)將各種不同用途和不同電壓的電氣設(shè)備使用一個(gè)總的接地裝置。接地裝置的接地電阻，應(yīng)滿足其中接地電阻最小的電氣設(shè)備要求。電氣設(shè)備的人工接地體應(yīng)盡可能在電氣設(shè)備所在地點(diǎn)附近對地電壓分布均勻，一般應(yīng)采用環(huán)形接地體。設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)，

5、應(yīng)考慮到一年4季中，均能保證接地電阻的要求值。2、接地范圍變電所中電氣設(shè)備的上列金屬部分均需接地：變壓器、電器、電機(jī)和照明器具等的底座和外殼；設(shè)備的傳動裝置；互感器的二次繞組；配電屏、保護(hù)屏、計(jì)量屏、電源屏與按制屏的框架；配電裝置的金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土架構(gòu)以及靠近帶電部分的金屬圍欄；電力電纜的電纜接頭、電纜終端的外殼以及電纜的外皮和鋼管電纜的鋼管等；電纜的外皮；避雷器、保護(hù)間隙和避雷針的接地端。3、接地裝置的布置在布置變電所接地裝置時(shí)，首先應(yīng)保證無論施工或運(yùn)行，在一年中的任何季節(jié)，接地電阻都應(yīng)不大于允許值；同時(shí)保證工作區(qū)域內(nèi)電位分布較均勻，以使接觸電壓和跨步電壓在安全值以下；其次，應(yīng)充分利用自

6、然接地體，以便降低工程造價(jià)。全國大部分的地區(qū)變電所的接地網(wǎng)，無特殊情況，一般均可采用棒形和帶形接地體聯(lián)合組成的接地裝置，對于不同的土壤電阻率，可分別采用不同的接地裝置，一般的要求及布置方式為：土壤電阻率3104cm時(shí)，因電位分布衰減較快，應(yīng)采用以棒形垂直接地體為主的棒帶接地置。310.45104cm時(shí)，因電位分布衰減較慢，應(yīng)采用以水平接地體為主的帶棒接地裝置。所有的接地裝置應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下，一般埋設(shè)深度不小于0.6m。盡量利用固定電纜支、吊架用的預(yù)埋鐵件作為屋內(nèi)接地干線。接地裝置的敷設(shè)方式：圍繞屋外配電裝置、屋內(nèi)配電裝置、按制室及其它需要裝設(shè)接地網(wǎng)的建筑物敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)；各接地網(wǎng)之間的相互連

7、線不應(yīng)少于2根；接地網(wǎng)外緣的各角應(yīng)做成圓弧形。接地體；一般選用505鍍鋅角鋼、120鍍鋅圓鋼和405鍍鋅扁鋼，角鋼長度為25m；水平敷設(shè)的接地體采用圓鋼或扁鋼，重直敷設(shè)的接地體可采用角鋼和圓鋼；為減少接地體間的屏蔽作用，接地體之間的距離不應(yīng)小于3m。4、接地電阻（見表1）表1接地電阻呈覽表（）大接地電流系統(tǒng)僅用于該系統(tǒng)接地rjd0.5小接電電流系統(tǒng)1kV以上設(shè)備接地rjd250/ Ijd10與1kV以下設(shè)備共用時(shí)的接地rjd120/ Ijd10注： Ijd為接地短路電流的計(jì)算值（A），rjd為接地電阻值。5、接地短路電流的計(jì)算值在計(jì)算小接地電流系統(tǒng)的接地電阻時(shí)，其接地短路電流Ijd，用以下方法

8、確定：在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中，計(jì)算電流應(yīng)采取以下數(shù)值：當(dāng)變電所有消弧圈時(shí)，計(jì)算電流等于消弧線圈額定電流的125%；當(dāng)變電所不接消弧線圈時(shí)，計(jì)算電流按切斷系統(tǒng)最大一臺消弧線圈時(shí)，在此電網(wǎng)中可能發(fā)生的剩余接地短路電流來計(jì)算，但不得小于30A。在中性點(diǎn)不接地的網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算電流采用單項(xiàng)接地電容電流，可按下式計(jì)算：Ijd=U（350 L1+ Lj）/350（A）式中 U網(wǎng)絡(luò)線電壓，KvL1電纜線路長度，kmLj架空線路長度，km計(jì)算接地短路電流，應(yīng)按運(yùn)行中可能發(fā)生最大接地短路電流的接線方式確定。6、避雷針和避雷器的接地一般應(yīng)采用垂直接地體做避雷針和避雷器的集中接地，以加強(qiáng)散泄雷電流的作用。獨(dú)立避雷

9、針的接地裝置與接地網(wǎng)的地中距離要求不小于3m，配電裝置構(gòu)架上的避雷針與接地網(wǎng)相連，并在其附近裝設(shè)集中接地裝置。獨(dú)立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物出入口的距離應(yīng)大于3m；從避雷針與接地網(wǎng)連接處到變壓器或35kV及以下設(shè)備與接地網(wǎng)連接處的接地體長度不能小于15m。7、接地裝置的計(jì)算對于大多數(shù)以接地棒為主的接地裝置，在計(jì)算中可以不單獨(dú)計(jì)算水平接地體的接地電阻，考慮到它的作用，一般接地棒可減少10%左右，因此可以從接地電阻直接求出接地棒的數(shù)量：n=0.9 Rc /Rc，Rc =K式中R接地電阻要求值，Rc垂直接地體的擴(kuò)散電阻，土壤電阻率，cmc接地體利用系統(tǒng)（一般為0.650.75）K系數(shù)（對于50

10、5角鋼為34.85104）8、熱穩(wěn)定校驗(yàn)在一般情況下，由于接地體的面積較大，所以不必進(jìn)行熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。但對于1000V以上的大接地短路電流系統(tǒng)，單相接地電流值比較大，有產(chǎn)生的熱理超過允許發(fā)熱范圍的可能性，所以在選擇接地線時(shí)，還必須進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。對于鋼導(dǎo)體，可用下列公式校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性SId/70*t(mm2)式中S接地線的最小截面，mm2Id流過接地線的短路電流值（5-10年發(fā)展規(guī)劃，按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式確定，）A；t短路的切除時(shí)間，S。9、實(shí)例分析原始數(shù)據(jù)我們新城子農(nóng)電局所屬的清水變電所，由于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，負(fù)荷增長較快，原變電所的容量已經(jīng)不能滿足需求，所以近期對其進(jìn)行增容改造。其自然條件和原

11、始數(shù)據(jù)如下：清水變電所地勢平坦，海拔220m，交通便利，最高氣溫+40最低氣溫-38，年平均氣溫25，最大風(fēng)速25m/s，覆冰厚度10mm，土壤電阻率為黃粘土60/m，雷電日30d，周圍附近無污染區(qū)，凍土深度為1m，主導(dǎo)風(fēng)向夏南風(fēng)，冬西北風(fēng)。接地電阻的確定66kV為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，其接地電阻要求值可根據(jù)單本接地電容電流來確定。其架空線長度L=111kmIjd=U（35L1+Lj）/350=66111/350=20.93A故接地電阻R要求Ijd=120/20.93=3.1510kV為性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，其線路長度L=63kmIjd =U（35 L1+Lj）/350=1063/350=1.8A故接地

12、電阻R要求120/ Ijd =120/1.8=66.67所用電380/220中性點(diǎn)接地，接地電阻要求為4共用接地電阻應(yīng)為4接地裝置計(jì)算根據(jù)土壤電阻率=60m，接地裝置以采用棒形地體為主（采用直徑為48的鋼管，長為2.5m ）,其間以204的扁鋼連接成環(huán)形，鋼管上端埋入土中深度為1m。為了簡化計(jì)算不單獨(dú)計(jì)算連接扁鋼的電阻值、采用近似計(jì)算直接求出接地管的數(shù)目如下：n0.9RC/RYC單根垂直接地體的接地電阻為：RC =ln41/d/2L(6000/23.14250)ln(4250/4.8)=20.4假定管距a=7.5m,則a/L=7.5/2.5=3又假設(shè)n=30,由于冊查得C0.68,則n0.9

13、RC/RYC =0.920.4/40.68=6.75根決定采用20根鋼管，再次驗(yàn)算接地電阻：RY =0.920./200.68=1.354圍繞配電裝置接地回路總長度為190m,則a=190/20=9.5則a/L=9.5/2.5=3.83由手冊查得C=0.820.68故選20根是滿足要求的。防雷接地裝置的計(jì)算一般雷電流設(shè)為100kA，又根據(jù)已經(jīng)條件為60m。確定雷電流接地裝置由兩根204扁鋼600長的水平接地體和三根直徑為60鋼管300長的垂直直接地體組成。水平接地體埋設(shè)深度為0.5m。雷雨季節(jié)土壤中含有水分，故應(yīng)考慮水分對土壤電阻率的影響。對水平接地體：S=S0=1.46103=0.84104

14、cm對垂直接地體：S=S0=1.26103=0.72104cm單根垂直接地體的電阻為：Rchln41/d*c/2L=(0.72104/23.14300) ln(4300/6)=20.3單根水平接地體的電阻為：Rsh=ln(2a2/bh)c/2a=ln(26002/250)(0.84104/23.14600)=19.8為Rch= Rsh，故可認(rèn)為由水平與由垂直接地體流向大地的電流相同，其值I=100/5=20kA接地裝置運(yùn)行接地裝置運(yùn)行中，接地線和接地體會因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會隨土壤變化而發(fā)生變化，因此，必須對接地裝置定期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。（1）檢查周期：變（配）電所的接地裝置

15、一般每年檢查一次；根據(jù)車間或建筑物的具體情況，對接地線的運(yùn)行情況一般每年檢查12次；各種防雷裝置的接地裝置每年在雷雨季前檢查一次。對有腐蝕性土壤的接地裝置，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況一般每35年對地面下接地體檢查一次；手持式、移動式電氣設(shè)備的接地線應(yīng)在每次使用前進(jìn)行檢查；接地裝置的接地電阻一般13年測量一次。（2）檢查項(xiàng)目：檢查接地裝置的各連接點(diǎn)的接觸是否良好，有無損傷、折斷和腐蝕現(xiàn)象。對含有重酸、堿、鹽等化學(xué)成分的土壤地帶（一般可能為化工生產(chǎn)企業(yè)、藥品生產(chǎn)企業(yè)及部分食品工業(yè)企業(yè)）應(yīng)檢查地面下500mm以上部位的接地體的腐蝕程度。在土壤電阻率最大時(shí)（一般為雨季前）測量接地裝置的接地電阻，并對測量結(jié)果進(jìn)行分析比較。電氣設(shè)備檢修后，應(yīng)檢查接地線連接情況，是否牢固可靠。檢查電氣設(shè)備與接地線連接、接地線與接地網(wǎng)連接、接地線與接地干線連接是否完好。結(jié)論誠然，變電所接地裝置的腐蝕以至接地電阻的變化是不可避免的。大部分變電所接地網(wǎng)的改造，可以通過采用更換土壤，深挖槽溝，提高接地網(wǎng)焊質(zhì)量等措施，從根本上解決了接地電阻不合格的問題。跟蹤檢測，分析研究土壤電化學(xué)性能和腐蝕狀況，采取相應(yīng)的對策措施是行之效的。今后，66kV變電所接地網(wǎng)的改造，應(yīng)編入地網(wǎng)改造施工控制點(diǎn)，