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摘要根据自身多年的设计与施工经验,对110kV变电站接地系统设计及施工问题浅谈一些观点。
关键词110kV变电站;接地系统;施工工艺
中图分类号TM645文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0147-01
变电站接地网的可靠性直接影响着工作人员的人身和设备安全,如果处理不好将会造成人员伤亡事故。由于110kV变电站具有接地短路电流增大、所址面积小、微机装置多等特点,在设计过程中应该充分考虑其特点。
1变电站接地的各种形式和接地方法
接地种类及其施工方法:
1.1防雷接地
防雷接地在进行接地过程中需要坚持就地原则,与电气设备的距离尽量远一点。防雷接地是将避雷针、避雷线、避雷带、避雷器等防雷电保护装置向大地泄放雷电流直接雷装置的一种接地方法。对于户内变电站而言,往往采用的是在房屋顶部进行避雷、防雷的措施,由于场地空间的原因,避雷带引下线会与其他接地体以及建筑中金属体相碰,这是无法避免的。因此只能采用等电位的方法,将每层楼面和墙体的金属件连接到一起,成为整体。
1.2工作接地
工作按地是一种为了满足电气装置在运行过程中所需要的接地,其在现实的施工过程中运用相对比较广泛,例如.直流绝缘监测接地、交流中性点接地、电压互感器一次接地、通信电源正极接地等,这类接地可就近直接接于主接地网,也可以在经过一定阻抗后进行接地。
1.3保护接地
1)高压系统设备接地:一个设备或一组连在一起的设备利用一根引下线独立接地是高压系统设备接地的原则。有时需要用两根接地线进行分别接地,特别是对于具有二次元件的一次设备。采取这类措施对于一些不良现象有着很好的预防作用,如:高压电穿入二次回路、一根接地线断裂、出现二次设备毁坏等。2)低压系统设备接地:TN2S系统、TN2C2S系统、TN2C系统、TT系统、IT系统是低压系统设备接地的五种形式。其中,变电站中运用TT系统最为科学,这是因为TT系统的PE线属于直接接地,变电站基本都保留着完整的接地网,给PE线与接地网的连接带来了方便。另外,装置的外露导电部分也能与至PE线直接接地,而电源零线与PE线隔离后对触电保护器的准确动作有着较大的保护意义。
1.4屏蔽接地
目的将电气干扰源引人大地,抑制外来电磁干扰对弱电设备的影响,减少弱电设备产生的干扰,以免影响其他弱电设备。屏蔽接地可分三种:建筑屏蔽接地;弱电设备的外壳上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低压电缆屏蔽层接地。其中,低压电缆屏蔽层不能承受较大的电流,因为流入接地网的短路电流如果出现分流,将导致电缆损坏且影响电子设备的使用。因此低压电缆屏蔽层只能一端接地。笔者认为大量控制电缆来自干高压配电装置,如果由于故障而将高压电传人控制电缆,必定危及二次设备,故控制电缆的屏蔽层应接于二次设备室的环形接地网,自动化通信的电缆则接于保护屏上接地铜排处。在二次设备间的电缆人口处将外屏蔽的接地,可将强电干扰信号阻挡在二次设备间外。为使屏蔽更有效,在配电装置处,尽可能地穿钢管埋地敷设。
1.5逻辑信号接地
逻辑信号接地作为微机系统的参考电位,还能称为信号接地及数据线接地。3V、5V工作电压就可满足微机系统的需要,时钟数字脉冲的频率从几MHz至几GHz。在设备外的数据线与远距离的外围设备通信时,在数据线上的不同电位将为装置间提供了一个低阻抗,引起高频电噪声和瞬时电噪声。逻辑信号接地不能乱接,低噪声或电压可能引起数据中断,高瞬间电压将破坏芯片,阻碍了微机系统的正常运行。设零电位母线是处理强、弱电接地混接问题的有效途径,在实际的操作中应该多方面优化:
1)母线接地点与强电接地保持较大的距离。由于大量设备接地时都提倡就近原则。但母线接地点需与强电接地保持足够大的距离,为避免强电对弱电的影响,弱电系统的接地必须与远离防雷接地。2)耐压不得低于弱电设备的耐压值。非接地部分必需与大地和主接地网绝缘,这是由于此母线属于专用的接地装置。采用热塑套绝缘,保持耐压不得低于弱电设备的耐压值。3)接地母线禁止出现一、二次设备的接地。若将二次保护接地与此相连将击穿互感器一、二次绕组,扩大了该母线的电位,对弱电设备构成威胁,因而该接地母线禁止出现一、二次设备的工作接地。4)接地母线长度需合理。接地母线长度需要根据具体情况进行研究,接地母线不能太长主要是为了减小一次电流所产生的感应电势,对于较长的通信线路应采用光缆,对于距离较长的开关室可分片设置接地母线。
2主接地网的具体施工操作
根据《交流电气装置的接地》(CD/T621—1997)中的要求,需要按照各变电站的地质情况决定主接地网的实际埋设深度,通常深度大小在0.6m以上。变电站经过填高处理后能防止外水倒灌和洪水带来的破坏,而废渣作为当填土材料能节省经济开支。这是因为土壤电阻率比达到了400Q·m,不适合进行接地电阻。需要把主接地网两敷设于原土层;填土层过高将带来施工敷设、运行查找的困难,造成接地引下线长度过大,扩大了引下线的电阻。把填土层控制在lm内可使主接地网敷设于原土层0.2m以下,深度控制在1.2m,这种设置方式对于施工以及检查工作很有帮助。若填土层大于lm后,主接地网敷设深度要保持在填土层0.8m以下。
3户内接地网具体施工方法
将环形接地网、接地干线、均压带设置在设备区四周,能够有效地确保户内设备接地,达到户内设置接地网的条件,给各个电气设备实现就近原则带来方便。环形接地网的方式为点与户外接地网相连,距离相隔5m~8m。水平接地体在户内、外接地网的连接中发挥了较好的保护作用,避免建筑施工过程中出现不同的问题。常常是因为接地施工的隐蔽性隐藏了漏接,当水平接地体的间距在5m以上时,水平接地体可进入户内。铁附件最多采用的是8mm或l0mm槽钢,土建预埋铁附件截面能够达到短路电流的热稳定需要。需要强调的是接地过程应将～块l00mm长的接地扁钢在此复焊眯起,其目的是保持槽钢接头处的顺畅。
4接地材料的选择
选择接地材料时需要综合考虑,钢材是最为常见的接地材料。短路电流过大时,变电所需降低施工难度,此时可选择铜接地。腐蚀方面应该根据土壤的具体环境决定材料。从部分投运时间长达l0a的接地网来看,部分钢材完好如初,只是在焊接处和距空气接近处出现了锈蚀;少数锈蚀较为严重。这就提醒设计者在设计时需考虑到腐蚀情况,根据当地实际的腐蚀数据进行材料设计。笔者认为地方相关部门需要对材料生产进行调查研究,总结出科学实际的资料提供给施工单位的设计者,以做好抗腐蚀预防工作。笔者总结出下列几点:
1)加大截面:不适合运用与腐蚀严重的地区不,这是因为截面过大会给施工带来阻碍。2)镀锌:主要用于腐蚀一般的地区。不适合在重盐碱地区使用,例如:沿海地区、化工厂等。3)防腐涂料:施工过程工艺简单,且材料价格不高。但是防腐材料作用的持续时问较短,使用寿命周期短。因而,使用效果不是很理想。4)铜材料接地:当前分为铜包钢,将一层lmm厚的铜复在接地钢材外;还有全铜线,全铜线材料运用与于接地装置,包括:铜绞线、扁铜。铜接地的连接工艺的主要方式是火泥熔焊;该方法结合化学反应时形成的超高热对接头进行内铜、钢互相融合,以此实现熔接法。这种方式将分子结合作为连接点,其优点为时间的推移不会出现松弛或老化。但此工艺应配用特制的模具和药粉,且材料价格昂贵。相反,使用铜绞线时由于以成捆出货,可大大减少接头数。防腐涂料、铜包钢是当前主要的新型接地材料。
5结语
总之,110KV变电站接地系统设计与施工一定要从各类接地特点着手,杜绝强、弱电接地混乱局面,采取等电位、均压措施,合理组成接地网。
参考文献
[1]孟庆波,何金良.降低接地装置接地电阻的新方法[J].高电压技术,1996.
[2]曾永林.接地技术[M].北京:水利电力出版社,2004.
关键词110kV变电站;接地系统;施工工艺
中图分类号TM645文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0147-01
变电站接地网的可靠性直接影响着工作人员的人身和设备安全,如果处理不好将会造成人员伤亡事故。由于110kV变电站具有接地短路电流增大、所址面积小、微机装置多等特点,在设计过程中应该充分考虑其特点。
1变电站接地的各种形式和接地方法
接地种类及其施工方法:
1.1防雷接地
防雷接地在进行接地过程中需要坚持就地原则,与电气设备的距离尽量远一点。防雷接地是将避雷针、避雷线、避雷带、避雷器等防雷电保护装置向大地泄放雷电流直接雷装置的一种接地方法。对于户内变电站而言,往往采用的是在房屋顶部进行避雷、防雷的措施,由于场地空间的原因,避雷带引下线会与其他接地体以及建筑中金属体相碰,这是无法避免的。因此只能采用等电位的方法,将每层楼面和墙体的金属件连接到一起,成为整体。
1.2工作接地
工作按地是一种为了满足电气装置在运行过程中所需要的接地,其在现实的施工过程中运用相对比较广泛,例如.直流绝缘监测接地、交流中性点接地、电压互感器一次接地、通信电源正极接地等,这类接地可就近直接接于主接地网,也可以在经过一定阻抗后进行接地。
1.3保护接地
1)高压系统设备接地:一个设备或一组连在一起的设备利用一根引下线独立接地是高压系统设备接地的原则。有时需要用两根接地线进行分别接地,特别是对于具有二次元件的一次设备。采取这类措施对于一些不良现象有着很好的预防作用,如:高压电穿入二次回路、一根接地线断裂、出现二次设备毁坏等。2)低压系统设备接地:TN2S系统、TN2C2S系统、TN2C系统、TT系统、IT系统是低压系统设备接地的五种形式。其中,变电站中运用TT系统最为科学,这是因为TT系统的PE线属于直接接地,变电站基本都保留着完整的接地网,给PE线与接地网的连接带来了方便。另外,装置的外露导电部分也能与至PE线直接接地,而电源零线与PE线隔离后对触电保护器的准确动作有着较大的保护意义。
1.4屏蔽接地
目的将电气干扰源引人大地,抑制外来电磁干扰对弱电设备的影响,减少弱电设备产生的干扰,以免影响其他弱电设备。屏蔽接地可分三种:建筑屏蔽接地;弱电设备的外壳上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低压电缆屏蔽层接地。其中,低压电缆屏蔽层不能承受较大的电流,因为流入接地网的短路电流如果出现分流,将导致电缆损坏且影响电子设备的使用。因此低压电缆屏蔽层只能一端接地。笔者认为大量控制电缆来自干高压配电装置,如果由于故障而将高压电传人控制电缆,必定危及二次设备,故控制电缆的屏蔽层应接于二次设备室的环形接地网,自动化通信的电缆则接于保护屏上接地铜排处。在二次设备间的电缆人口处将外屏蔽的接地,可将强电干扰信号阻挡在二次设备间外。为使屏蔽更有效,在配电装置处,尽可能地穿钢管埋地敷设。
1.5逻辑信号接地
逻辑信号接地作为微机系统的参考电位,还能称为信号接地及数据线接地。3V、5V工作电压就可满足微机系统的需要,时钟数字脉冲的频率从几MHz至几GHz。在设备外的数据线与远距离的外围设备通信时,在数据线上的不同电位将为装置间提供了一个低阻抗,引起高频电噪声和瞬时电噪声。逻辑信号接地不能乱接,低噪声或电压可能引起数据中断,高瞬间电压将破坏芯片,阻碍了微机系统的正常运行。设零电位母线是处理强、弱电接地混接问题的有效途径,在实际的操作中应该多方面优化:
1)母线接地点与强电接地保持较大的距离。由于大量设备接地时都提倡就近原则。但母线接地点需与强电接地保持足够大的距离,为避免强电对弱电的影响,弱电系统的接地必须与远离防雷接地。2)耐压不得低于弱电设备的耐压值。非接地部分必需与大地和主接地网绝缘,这是由于此母线属于专用的接地装置。采用热塑套绝缘,保持耐压不得低于弱电设备的耐压值。3)接地母线禁止出现一、二次设备的接地。若将二次保护接地与此相连将击穿互感器一、二次绕组,扩大了该母线的电位,对弱电设备构成威胁,因而该接地母线禁止出现一、二次设备的工作接地。4)接地母线长度需合理。接地母线长度需要根据具体情况进行研究,接地母线不能太长主要是为了减小一次电流所产生的感应电势,对于较长的通信线路应采用光缆,对于距离较长的开关室可分片设置接地母线。
2主接地网的具体施工操作
根据《交流电气装置的接地》(CD/T621—1997)中的要求,需要按照各变电站的地质情况决定主接地网的实际埋设深度,通常深度大小在0.6m以上。变电站经过填高处理后能防止外水倒灌和洪水带来的破坏,而废渣作为当填土材料能节省经济开支。这是因为土壤电阻率比达到了400Q·m,不适合进行接地电阻。需要把主接地网两敷设于原土层;填土层过高将带来施工敷设、运行查找的困难,造成接地引下线长度过大,扩大了引下线的电阻。把填土层控制在lm内可使主接地网敷设于原土层0.2m以下,深度控制在1.2m,这种设置方式对于施工以及检查工作很有帮助。若填土层大于lm后,主接地网敷设深度要保持在填土层0.8m以下。
3户内接地网具体施工方法
将环形接地网、接地干线、均压带设置在设备区四周,能够有效地确保户内设备接地,达到户内设置接地网的条件,给各个电气设备实现就近原则带来方便。环形接地网的方式为点与户外接地网相连,距离相隔5m~8m。水平接地体在户内、外接地网的连接中发挥了较好的保护作用,避免建筑施工过程中出现不同的问题。常常是因为接地施工的隐蔽性隐藏了漏接,当水平接地体的间距在5m以上时,水平接地体可进入户内。铁附件最多采用的是8mm或l0mm槽钢,土建预埋铁附件截面能够达到短路电流的热稳定需要。需要强调的是接地过程应将～块l00mm长的接地扁钢在此复焊眯起,其目的是保持槽钢接头处的顺畅。
4接地材料的选择
选择接地材料时需要综合考虑,钢材是最为常见的接地材料。短路电流过大时,变电所需降低施工难度,此时可选择铜接地。腐蚀方面应该根据土壤的具体环境决定材料。从部分投运时间长达l0a的接地网来看,部分钢材完好如初,只是在焊接处和距空气接近处出现了锈蚀;少数锈蚀较为严重。这就提醒设计者在设计时需考虑到腐蚀情况,根据当地实际的腐蚀数据进行材料设计。笔者认为地方相关部门需要对材料生产进行调查研究,总结出科学实际的资料提供给施工单位的设计者,以做好抗腐蚀预防工作。笔者总结出下列几点:
1)加大截面:不适合运用与腐蚀严重的地区不,这是因为截面过大会给施工带来阻碍。2)镀锌:主要用于腐蚀一般的地区。不适合在重盐碱地区使用,例如:沿海地区、化工厂等。3)防腐涂料:施工过程工艺简单,且材料价格不高。但是防腐材料作用的持续时问较短,使用寿命周期短。因而,使用效果不是很理想。4)铜材料接地:当前分为铜包钢,将一层lmm厚的铜复在接地钢材外;还有全铜线,全铜线材料运用与于接地装置,包括:铜绞线、扁铜。铜接地的连接工艺的主要方式是火泥熔焊;该方法结合化学反应时形成的超高热对接头进行内铜、钢互相融合,以此实现熔接法。这种方式将分子结合作为连接点,其优点为时间的推移不会出现松弛或老化。但此工艺应配用特制的模具和药粉,且材料价格昂贵。相反,使用铜绞线时由于以成捆出货,可大大减少接头数。防腐涂料、铜包钢是当前主要的新型接地材料。
5结语
总之,110KV变电站接地系统设计与施工一定要从各类接地特点着手,杜绝强、弱电接地混乱局面,采取等电位、均压措施,合理组成接地网。
参考文献
[1]孟庆波,何金良.降低接地装置接地电阻的新方法[J].高电压技术,1996.
[2]曾永林.接地技术[M].北京:水利电力出版社,2004.