李 艷

摘要:在電站管理中常常會(huì)出現(xiàn)一些意外事故,這些都是由于變電站系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致。加上變電站接地種類較多,管理中存在一定的危險(xiǎn)性,這就需要管理人員在進(jìn)行變電站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)從安全行、科學(xué)性、可行性等方面綜合考慮,以保證工作的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞:變電站接地系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

1. 主要工作

(1) 測(cè)量變電站所處地域的視在土壤電阻率隨測(cè)量極間距變化的規(guī)律,并在考慮季節(jié)、溫度等影響因素后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正;(2) 根據(jù)實(shí)測(cè)的視在土壤電阻率,分析得到該地區(qū)土壤電阻率分層情況;(3) 在工程初步設(shè)計(jì)中,利用常規(guī)方案對(duì)接地電阻值進(jìn)行估算。

2. 改善土壤性質(zhì)

大部分變電站處于高土壤電阻率地區(qū),接地電阻很高,導(dǎo)致這些變電站接地不良,長(zhǎng)期帶缺陷運(yùn)行,成為電力系統(tǒng)的事故隱患。有效降低高土壤電阻率地區(qū)發(fā)變電站的接地電阻,是電力部門的一大安全難題。 (1)了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變電站視在土壤電阻率隨極間距離變化的曲線,得到土壤的分層結(jié)構(gòu),并推導(dǎo)出視在電阻率的解析表達(dá)式,通過(guò)優(yōu)化初值和邊界條件,利用非線性優(yōu)化方法求出土壤分層結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2)設(shè)計(jì)。根據(jù)土壤分層結(jié)構(gòu)對(duì)其電流分布規(guī)律進(jìn)行分析計(jì)算,得到垂直接地極的深度和布置位置,再?gòu)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)角度比較各種設(shè)計(jì)方案,最終推薦一種經(jīng)濟(jì)合理的方案。

首先在選定的垂直接地極位置用鉆機(jī)鉆孔并進(jìn)行爆破,將巖石爆裂、爆松,然后用壓力機(jī)將漿狀的低電阻率材料壓入深孔及爆破產(chǎn)生的縫隙中,通過(guò)低電阻率材料將地下大范圍內(nèi)的土壤內(nèi)部溝通并加強(qiáng)接地電極與巖土的接觸,從而較大幅度地降低接地電阻,并在大范圍內(nèi)改善土壤的散流特性,同時(shí)有效地利用了地下低電阻率層。垂直接地極可采用一圓柱體接地極來(lái)模擬,其直徑與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。垂直接地極之間通過(guò)填充低電阻率材料的裂隙廣泛溝通,形成由低電阻率材料組成的連接體,并通過(guò)填充低電阻率材料的裂隙向外延伸很遠(yuǎn),形成一個(gè)內(nèi)部互聯(lián)同時(shí)向外延伸的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。降低接地電阻的基本原理是:(1) 利用地下電阻率較低的土壤層;(2)利用地下水層及金屬礦物質(zhì)層來(lái)改善散流;(3)降低接地極與巖土的接觸電阻;(4) 降低土壤的散流電阻;(5) 貫通了巖石的固有裂隙,通向較遠(yuǎn)的土壤,與土壤中低電阻率區(qū)域相聯(lián)。

3. 加大接地系統(tǒng)面積設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件,初步設(shè)計(jì)變電站地網(wǎng)主體面積,水平接地體間距,埋設(shè)深度。如此,地網(wǎng)內(nèi)部電位雖然很高,但整個(gè)地網(wǎng)電位分布卻非常均勻;地網(wǎng)以外部分的電位降落則非?？臁Ｒ虼?在水平地網(wǎng)內(nèi)部接觸電壓非常低,而在地網(wǎng)邊緣附近,由于電位降落較快,接觸電壓有較大幅度的抬升,但仍在安全范圍之內(nèi)。如果將填土層控制在1m內(nèi)后能夠把主接地網(wǎng)敷設(shè)在原土層下0.2m ,深埋深度約為1.2m。這樣就有利于施工和運(yùn)行中進(jìn)行檢查,當(dāng)填土層超過(guò)在1m,主接地網(wǎng)敷設(shè)深度為填土層0.8m以下。需要注意的是水平接地體的周圍應(yīng)采用電阻率良好的土壤材料或降阻劑進(jìn)行填充,必要時(shí)設(shè)置接地深井。

4. 屏蔽接地

目的將電氣干擾源引入大地,抑制外來(lái)電磁干擾對(duì)弱電設(shè)備的影響,減少弱電設(shè)備產(chǎn)生的干擾,以免影響其他弱電設(shè)備。屏蔽接地可分三種:建筑屏蔽接地;

弱電設(shè)備的外殼上和屏、柜、箱的屏蔽接地;低壓電纜屏蔽層接地。其中,低壓電纜屏蔽層不能承受較大的電流,因?yàn)榱魅虢拥鼐W(wǎng)的短路電流如果出現(xiàn)分流,將導(dǎo)致電纜損壞且影響電子設(shè)備的使用。因此低壓電纜屏蔽層只能一端接地。筆者認(rèn)為大量控制電纜來(lái)自于高壓配電裝置,如果由于故障而將高壓電傳入控制電纜,必定危及二次設(shè)備,故控制電纜的屏蔽層應(yīng)接于二次設(shè)備室的環(huán)形接地網(wǎng),自動(dòng)化通信的電纜則接于保護(hù)屏上接地銅排處。在二次設(shè)備間的電纜入口處將外屏蔽的接地,可將強(qiáng)電干擾信號(hào)阻擋在二次設(shè)備間外。為使屏蔽更有效,在配電裝置處,盡可能地穿鋼管埋地敷設(shè)。

5. 接地材料的選擇

接地材料,一般選擇鋼材,短路電流很大變電所,為減輕施工難度,建議采用銅接地。對(duì)于腐蝕方面,視土壤環(huán)境而定。本人見(jiàn)過(guò)一些投運(yùn)約10 年的接地網(wǎng),有些完好如初,只是在焊接處和距空氣接近的地方有銹蝕;有些銹蝕不堪,一根原<16 圓鋼(無(wú)鍍鋅) 只剩下約7～8mm 粗了;設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)及腐蝕的影響、設(shè)計(jì)使用年限和當(dāng)?shù)馗g數(shù)據(jù)。但年腐蝕率至今無(wú)確切數(shù)據(jù)可供設(shè)計(jì)之用,至于沿海地區(qū)、化工企業(yè)更無(wú)可靠資料,為此建議有關(guān)部門進(jìn)行專題研究,提供權(quán)威性資料。為了抗腐蝕,有如下幾種方法:

(1) 加大截面:在較重腐蝕地區(qū)不可取,因截面太大會(huì)造成施工困難。

(2) 鍍鋅:適用于一般地區(qū)。不適宜用于含有重鹽堿地區(qū),如沿海地區(qū)和化工廠。

(3) 防腐涂料:施工工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。但是該涂料推出時(shí)間不長(zhǎng),其有效使用壽命,還需要進(jìn)一步觀察。

(4) 銅材料接地:目前有2 種; 一種為銅包鋼,即在接地鋼材外復(fù)一層1mm 厚的銅;另一種為全銅線,即接地裝置采用全銅線材料,如銅絞線或扁銅。銅接地的連接工藝可采用火泥熔焊;火泥熔焊是利用化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的超高熱將接頭內(nèi)銅、鋼相互熔解來(lái)完成的熔接法,連接點(diǎn)為分子結(jié)合,具有不隨時(shí)間推移而松弛或老化的優(yōu)點(diǎn)。但這種工藝需要專用模具和藥粉,其價(jià)格較貴。而采用銅絞線,因銅絞線以成捆供貨,其接頭數(shù)可大幅度下降。防腐涂料、銅包鋼是新型接地材料,其產(chǎn)品生產(chǎn)、訂貨的技術(shù)要求無(wú)國(guó)標(biāo)或行標(biāo)可循,為防魚(yú)目混珠,確保質(zhì)量,建議有關(guān)部門盡快制定標(biāo)準(zhǔn)。

6. 結(jié)語(yǔ)

總之,接地的設(shè)計(jì)一定要從各類接地特點(diǎn)著手,杜絕強(qiáng)、弱電接地混亂局面,采取等電位、均壓措施,合理組成接地網(wǎng)。

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