史德清

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部

500kV變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)用以控制電磁干擾問(wèn)題的研究

史德清

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部

現(xiàn)代電力工業(yè)生產(chǎn)，特別是特超高壓變電站存在和應(yīng)用大量電氣、電子設(shè)備，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的電磁環(huán)境。如何制定針對(duì)性較強(qiáng)的措施，達(dá)到電磁兼容是現(xiàn)代電氣設(shè)計(jì)施工必須解決的課題。在探討變電站電磁兼容問(wèn)題時(shí)，接地裝置是不可忽視的一個(gè)重要方面。接地裝置的設(shè)計(jì)施工及運(yùn)行情況的好壞不僅影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，也是影響變電站電磁干擾的重要方面。本文以徐州地區(qū)500kV任莊變電站為例，分析了變電站電磁干擾特性和傳播形式。在提出了一般性的控制措施的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)通過(guò)500kV變電站接地技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)改善和控制變電站的電磁干擾問(wèn)題。

電磁兼容；接地裝置；接地電阻；接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

1 緒論

徐州500千伏任莊變電站是江蘇電網(wǎng)北電南供的的重要組成部分，為華東電網(wǎng)﹑江蘇電網(wǎng)提供強(qiáng)大電源支撐。目前全站共有500kV出線7條，220kV出線11條。共有500kV主變2臺(tái)，總?cè)萘繛?00萬(wàn)kVA。

500kV任莊變電站為少人值守的微機(jī)監(jiān)控﹑微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的變電站。這些系統(tǒng)都采用了大量的各類探測(cè)設(shè)備。它們遍布于變電站高壓設(shè)備本體及設(shè)備場(chǎng)地﹑變電站主控制室和繼電保護(hù)室內(nèi)，處于較強(qiáng)的電磁干擾的環(huán)境中。同樣，這樣的環(huán)境對(duì)經(jīng)常巡視﹑操作設(shè)備的變電站值班員也將產(chǎn)生不良的影響。為確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，必然對(duì)電磁兼容課題提出了嚴(yán)格的要求。

目前電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)電力生產(chǎn)運(yùn)行場(chǎng)所抗電磁干擾的防護(hù)研究主要集中在高壓設(shè)備的布局設(shè)計(jì)和對(duì)一﹑二次設(shè)備的處理上。如何通過(guò)提高500kV變電站的接地技術(shù)水平達(dá)到減輕電磁干擾，維持共存的電磁環(huán)境﹑相互兼容正是本文想要解決的問(wèn)題。

2 500kV任莊變電站接地網(wǎng)分析與設(shè)計(jì)

變電站接地網(wǎng)是一個(gè)不同于其它電氣設(shè)備的獨(dú)立的裝置，是構(gòu)成電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必不可少的一個(gè)組成部分，也是變電站電磁兼容問(wèn)題應(yīng)著重研究的一個(gè)重要方面。

3.1 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

3.1.1 接地電阻計(jì)算

根據(jù)SDJ8-79《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第15條：大接地短路電流系統(tǒng)的電力設(shè)備其接地裝置的接地電阻宜為R≤2000/ I(Ω)，當(dāng)I＞4000A時(shí)，接地電阻值的要求是不大于0.5Ω。(其中I是計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流)。并且公式中I應(yīng)考慮為系統(tǒng)內(nèi)﹑外短路時(shí)，經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流對(duì)稱分量最大值，應(yīng)按5-10年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運(yùn)行方式確定，并應(yīng)考慮系統(tǒng)中各接地中性點(diǎn)間的短路電流分配，以及避雷線中分走的接地短路電流。

結(jié)合500kV任莊變電站一次設(shè)計(jì)﹑設(shè)備選型和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等具體情況，結(jié)合短路潮流計(jì)算，500kV任莊變電站主接地網(wǎng)接地電阻R確定為在任何季節(jié)不大于0.237歐。

3.1.2 接地網(wǎng)垂直接地極的確定

任莊變電站的土壤多為多石土壤，土壤下層夾雜爍石，每1立方米的土壤電阻即土壤電阻系數(shù)達(dá)300-400Ω.m。對(duì)于現(xiàn)在變電站接地網(wǎng)的建設(shè)一般應(yīng)用接地體和接地環(huán)配合使用，形成三維的結(jié)構(gòu)。結(jié)合任莊站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際綜合考慮，選用ф50長(zhǎng)3000mm的鍍鋅鋼管作為埋深接地極，再配合60*6的鍍鋅扁鋼使用，并且水平接地體的埋深深度不少于600mm，這樣構(gòu)成任莊站接地網(wǎng)的初步模型。

對(duì)于垂直接地極的數(shù)量也應(yīng)有綜合考慮。在水平地網(wǎng)保持不變的情況下，接地網(wǎng)的接地電阻R隨垂直極根數(shù)N的增加而降低，當(dāng)N達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，R值趨于飽和。這是因?yàn)榇怪睒O間距減小后，相互之間的屏蔽作用增強(qiáng)，另外垂直極對(duì)水平地網(wǎng)散流也有抑制作用。由于垂直極之間以及垂直極與水平接地網(wǎng)之間的屏蔽作用，總的接地電阻并不等于垂直極與水平地網(wǎng)的接地電阻的并聯(lián)值，而是存在一個(gè)屏蔽系數(shù)，垂直極根數(shù)越多，屏蔽系數(shù)越大。為了獲得理想的接地網(wǎng)接地電阻值，結(jié)合任莊站占地面積和實(shí)際情況，選用92根鍍鋅鋼管作為垂直接地極是合適的。

當(dāng)土壤中含有鹽﹑酸﹑堿成分時(shí)，電阻系數(shù)會(huì)顯著下降。另外，土壤本身是否緊密，與接地體是否緊密貼近，對(duì)電阻系數(shù)也都有很大

3.2 徐州電網(wǎng)500kV任莊變電站接地網(wǎng)方案

通過(guò)上述的設(shè)計(jì)和分析，任莊變電站500kV﹑200kV擴(kuò)建部分接地網(wǎng)設(shè)計(jì)方案如下：全站接地網(wǎng)選用60X6的鍍鋅扁鋼(18710米)做水平接地極及設(shè)備引下線用，ф50 3000mm長(zhǎng)(92根，290米)的鍍鋅鋼管做垂直接地極用。并確定主接地網(wǎng)接地電阻在任何季節(jié)不得大于0.237歐的標(biāo)準(zhǔn)。500kV配電裝置采用避雷線保護(hù)，220kV擴(kuò)建配電裝置場(chǎng)地新建了14根避雷針。具體而言，還要做到：

全所接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合。外緣各角做成圓弧，圓弧半徑不宜小于均壓帶間距的一半。水平接地體的埋設(shè)深度為0.6米；

獨(dú)立避雷針和構(gòu)架上的避雷針均設(shè)集中接地裝置，并采用接地引下線明敷引下，與主接地網(wǎng)相連，且避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15米；

在有高頻電纜的電纜溝內(nèi)，敷設(shè)一根100mm2(長(zhǎng)1200米)的銅導(dǎo)線，一端與配電裝置內(nèi)結(jié)合濾波器接地端相連，另一端與主控制室保護(hù)屏間的專用銅排相連，銅導(dǎo)線和銅排之間用焊接連接。

當(dāng)然，500kV任莊變電站接地設(shè)計(jì)還在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地﹑繼電保護(hù)系統(tǒng)接地﹑建筑物接地﹑通信設(shè)備及電子設(shè)備接地等各方面，做了大量充分有效的工作。

4 結(jié)論

本文僅針對(duì)超高壓變電站內(nèi)電磁兼容課題。從產(chǎn)生的根源﹑傳播的途徑入手，探討了解決電磁兼容問(wèn)題的主要手段和方法及主要通過(guò)變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站電磁兼容。從而達(dá)到變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。本文結(jié)合實(shí)際情況，提出的一些方案也在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用和實(shí)踐檢驗(yàn)。

本文提出的一些看法和觀點(diǎn)是從更好的滿足企業(yè)生產(chǎn)要求的目的出發(fā)的。對(duì)于類似500kV變電站電磁兼容及接地網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)課題的研究，我國(guó)一些科研機(jī)構(gòu)及國(guó)外專家也從其他不同方面進(jìn)行研究和探討。但由于參照標(biāo)準(zhǔn)和研究途徑及方法不同，可能會(huì)有其他的觀點(diǎn)和結(jié)論。本篇論文僅是個(gè)人愚見(jiàn)，若有不妥之處，望專家和同行指正。