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        接地網對于變電站安全運行的影響
        來源:    發布時間: 2014-12-25 21:42   1081 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

        接地網作為變電站交直流設備接地 及防雷保護接地,對系統的安全運行起著重要的作用。變電站接地包含工作接地、保護接地、雷電保護接地。工作接地即在電力系統電氣裝置中,為運行需要所設的 接地;保護接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構架和線路桿塔等,由于絕緣損壞使其有可能帶電,為防止其危及人身和設備的安全而設的接地;雷電保護接 地則是為雷電保護裝置向大地泄放雷電流而設的接地。所以變電站接地系統的合理與否是直接關系到人身和設備安全的重要問題。

        1接地網設計

          接地是避雷技術最重要的環節,不管是直擊雷,感應雷或其它形式的雷,都將通過接地裝置導入大地。因此,沒有合理而良好的接地裝置,就不能有效地防雷。

        1.1變 電站的接地網上連接著全站高低壓電氣設備的接地、低壓用電系統接地、電纜屏蔽接地、通信、計算機監控系統設備接地,以及變電站維護檢修時的一些臨時接地。 如果接地電阻較大,在發生電力系統接地故障或其他大電流入地時,可能造成地電位異常升高;如果接地網的網格設計不合理,則可能造成接地系統電位分布不均, 局部電位超過規定的安全值,這會給運行人員的安全帶來威脅;同時還可能因反擊對低壓或二次設備以及電纜絕緣造成損壞,使高壓竄入控制保護系統、變電站監控 和保護設備,從而使這些設備發生誤動、拒動,釀成事故,甚至是擴大事故,由此帶來巨大的經濟損失和社會影響。

        1.2變電站接地設計原則:由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大,在接地設計中要滿足R≤2000/I是非常困難的?,F行標準與原接地規程有一個很明顯的區別是:對接地電阻值不再規定要達到0.5Ω,而是允許放寬到。但這不是說任何情況下,接地電阻都可以采用,接地電阻放寬是有附加條件的,即:為防止轉移電位引起的危害,應采取各種隔離措施;應考慮短路電流非周期分量的影響,當接地網電位升高時,310kV避雷器不應動作或動作后不應損壞;應采取均壓措施,并驗算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求;施工后還應進行測量和繪制電位分布曲線。

          變電站接地網設計時應遵循以下原則:

        1.2.1盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地體統一連接起來作為接地網;

        1.2.2盡量以自然接地物為基礎,輔以人工接地體補充,外形盡可能采用閉合環形;

        1.2.3應采用統一接地網,用一點接地的方式接地。

        1.3防雷接地在設計施工時的特殊要求防雷接地引下線盡量利用現有的自然導體。如建筑物本身的防火梯、金屬柱子、桁架以及內筋都可以直接做引下線。

        1.3.1在做防雷引下線時,各種金屬物之間必須有可靠的金屬連接。在這種情況下,所有金屬連接部分都應該焊接,并在接縫處另加跨接線。

        1.3.2如果建筑物的混凝土柱子中的鋼筋被作為引下線,則最少要有四根柱子,且每根柱子至少有兩根主筋的接點應全部焊接。

        1.3.3防雷引下線應以最短的路線與防雷接地體連接。盡量減少彎曲,且避免采用直角和銳角。如果必須要彎曲,則彎曲開口處的距離不得大于彎曲部分弧長的1/10,以免在雷擊時增加感應電阻。

        1.3.4防雷引下線在地面上2.5m、地面下200mm范圍內應做機械保護裝置。
         

        2關于接地電阻

        2.1接地電阻的定義:接地電阻實質上是電流經地面某點流向地下某確定點之間用歐姆定律計算出來的一個物理值,定義為接地極與電位為零的遠方接地極之間的歐姆定律電阻。在變電站防雷接地電阻測量時,是假定雷電流在地下疏散至40米處基本為零的前提下進行的,雖然如此,地下土壤結構的不同以及電流探針與接地極的方向不同、電壓探針與電流探針之間的距離不同,接地電阻值有時有本質上的不同。

        2.2接地電阻值的確定接地電阻值的確定要有依據,要講究經濟效益,其定量要求要以一定的計算公式為依據。接地電阻值與接地電流密切相關,其阻抗取決于接地電大小流和頻率,在頻率較低時電阻為阻抗的主要分量。接地電阻《電力設備接地設計技術規程》(SDJ8—79)中對接地電阻值有具體的規定,一般不大于0.5Ω。在高土壤電阻率地區,當接地裝置要求做到規定的接地電阻在技術經濟上極不合理時,大接地短路電流系統接地電阻允許達到,但應采取措施,如防止高電位外引采取的電位隔離措施,驗算接觸電勢,跨步電壓等。根據規程規定,主要是以發生接地故障時,接地電位的升高不超過2000V進行控制,其次以接地電阻不大于0.5Ω進行要求。因此,人們普遍認為,110kV及以上變電所中,接地電阻值小于0.5Ω即認為合格,大于0.5Ω就 是不合格;當接地電阻值合格時,不管短路電流有多大都不必采取措施,這是不合理的。接地的實質是控制變電站發生接地短路時,故障點地電位的升高。因為接地 主要是為了保證人身和設備的安全,起作用的是電位而不是電阻,接地電阻是衡量接地網合格的一個重要參數,但不是唯一的參數。隨著電力系統容量的不斷增大, 一般情況下單相短路電流值也不斷增大。在有效接地系統中單相接地時的短路電流一般都超過4kA。因此,從安全運行的角度出發,不管在什么情況下,都應該驗算地網的接觸電勢和跨步電壓,必要時應采取防止高電位外引的隔離措施。

        3防雷措施

          變電站是電力系統防雷的重要保護設施,如果發生雷擊事故,將造成大面積的停電,嚴重影響社會生產和人民生活。因此要求變電站的防雷措施必須十分可靠。

          雷擊的來源:一是雷直擊于變電站的設備上;二是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站。

           架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站,是導致變電站雷害的主要原因,若不采取防護措施,勢必造成變電站電氣設備絕緣損 壞,引發事故。在變電站內裝設避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值,使電氣設備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值。而在變電站的進線段裝設保護段的主要目 的,就是限制流經避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。

          防雷措施總體概括為兩種:①避免雷電波的進入;②利用保護裝置將雷電波引入接地網。

        3.1避雷針或避雷線雷擊只能通過攔截引導措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電站大多采用獨立避雷針,大變電站大多在變電站架構上采用避雷針或避雷線,或兩者結合,而這些保護方法對引流線和接地裝置都有嚴格的要求。

        3.2避雷器避雷器能將侵入變電站的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以內。我國現階段主要是采用金屬氧化物避雷器(MOA)。

        3.3浪涌抑制器在控制、通訊接口處加裝浪涌抑制器。采用過壓保護,防雷端子等提高電氣設備自身的防護能力,以防止電氣設備、電子元件被擊壞。當發生雷擊事故時,如電源防雷模塊遭到損壞,在后臺監控機上就能顯示其狀態。

        4結語

           綜上所述,接地網設計是否合理是保證變電站安全、可靠運行的重要因素。接地技術是一門多學科的綜合技術,要在實踐中不斷探索,以使其更加趨于完善。根據 變電站防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性,及整個變電站的周圍環境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途,采取相應雷電防護措施,保證變電站設 備的安全穩定運行。

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