220kV贡模变电站接地网降阻改造

摘要: 简要介绍了目前工程常用的接地降阻措施,并结合工程实际,介绍了合山高土壤电阻率地区220 kV 贡模变电站的接地网改造概况。得出因地制宜是接地工程的重要观点,只有从个案的地质、地形、工况和规模等方面综合选择合适的改造方案才能有效解决问题。实践证明,贡模变电站接地网经技术改造后,接地电阻值大大减小,取得了预期的效果,可供类似工程借鉴。

关键词: 变电站;接地;降阻;改造

220kV贡模变电站站址位于合山市河里乡共莫村附近,红水河的南岸,土层地质结构较为复杂,变电站面积21672m2。场地平均土壤电阻率5m层759Ω.m,10m层503Ω.m,20m层442Ω.m,30m层551Ω.m。接地网初步施工方案为:1、在站址范围内按照10m间距均匀敷设地网,并灌注水平降阻剂。2、在地网边缘均匀布置10口深度为25m的接地深井作为进一步降阻措施。施工完后经测试地网接地电阻值为在1.56至1.84之间,未达到0.92的设计要求值,因此需对接地网做进一步的降阻改造。

1 降低接地电阻的方法

我国的许多地区土壤电阻率很高,在广西许多地区土壤电阻率可能达到1000Ωm甚至更高,一些沿海地区地址为花岗岩结构,土壤电阻率也达到300Ωm左右,在这些地区建设变电站必须要采取适当的措施降低接地网的接地电阻,才能达到电力系统规程要求的跨步电势及接触电势标准,保证变电站内设备的安全运行及运行人员的人身安全。工程上一般常用的降低接地电阻的措施主要有以下七种:

1.1采取深井接地

有条件时可以采用深井接地,用钻机钻孔,把钢管接地极打入井孔内,并向钢管和井内灌注降阻剂。采用深井式接地极时要求对接地装置及其四周测出垂直方向上的土壤电阻率分布。单个深井式接地极接地电阻可按下式计算

式中 ρ—平均视在土壤电阻率,Ω.m;

l—垂直接地极的长度,m;

a—垂直接地极的半径,m;

R—接地电阻, Ω。

该方法优点:可减少占地,接地装置的接地电阻受气候影响较小;减少施工时与周围农民发生关系,避免麻烦,因此在电力系统中广泛使用。不足之处是由于深井式接地极之间有屏蔽现象,相互间的间距应达到接地极长度的2—3倍,才能取得较好的降阻效果。

1.2外延水平接地体

如果接地体附近有导电良好土壤、河流、湖泊等可采用此法。但在设计、施工时,必须考虑到连接地极干线的自身电阻所带来的影响,因此外引长度不宜超过100m。

1.3使用降阻剂

一般在接地要求较高的地方进行接地设计时采用这种方法。在接地体周围敷设降阻剂后,可增大接地体外形尺寸,降低接地体与周围大地介质之间的接触电阻,可在一定程度上降低接地体的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地小型接地网时,降阻效果较为显著。降阻剂是由几种物质配制而成,具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体包围,网状胶体和空格又被水解和胶体填充,使它不至于随地下水和雨水流失,因而能长期保持良好的导电作用。这是目前较为常用的一种方法。

1.4使用离子接地棒

通过打井将离子接地棒深埋图中,通过离子接地棒的潮解作用, 将活性电解离子有效释放到周围的土壤中, 使接地极成为一个离子发生装置, 从而改善周边土质使之达到接地要求。同时缓释在接地极与大地土壤之间, 形成了一个过渡带, 增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积,改善了土壤中的电场分布。

该方法施工简单,效果较为明显。但对地网有一定的腐蚀作用。因此跟铜导体地网配合施工效果较好。

1.5接地极地下深埋处理

接地极深埋可以降低接地电阻值,尤其是当地下深处的土壤电阻率较低或有水时。此方法适用砂壤土地址,可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数。缺点是施工困难,土方量大,造价高,在岩石地困难更大。

1.6更换土壤

这种方法是用电阻率较低的土壤替换原有电阻率较高的土壤,置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种置换方法对人力和工时耗费都很大。

1.7污水引入

为降低接地体周围土壤的电阻率,在条件允许的情况下可将无腐蚀的污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管,在钢管上每隔20cm钻一个5mm的小孔,使水渗入士壤中增加接地体周围含水量,以增强导电性及降低接地电阻。

2220kV贡模变电站接地网降阻改造方法

对220kV贡模变电站接地网进行分析,变电站接地网如图1所示。

接地网的长度约为160m,宽度为130m,埋深0.8m,采用钢结构的导体铺设。在变电站地网边缘均匀布置了10口25m接地深井。

结合原有接地网进行分析,在上面介绍的七种措施中,措施5、6由于原有地网已完工,且施工难度大,因此本工程不考虑采用;措施4、7由于会对接地网有一定的腐蚀作用,而本工程原有地网为钢结构导体地网,因此不适宜使用。

最后考虑采用的措施为另外三种方案的综合措施,下面具体进行分析。

2.1外引水平接地网

铺设外引地网在变电站附近存在河流湖泊等电阻率低的区域常采用的方式,或者在空旷的郊外也可以采用这种方式。它的原理与增大变电站的接地网面积类似。

结合当地土壤电阻率及地形对图1的接地网进行分析,在围墙外约50m处有一低洼平地,土壤电阻率如下:

5m层10m层20m层30m层

300Ω.m220Ω.m180Ω.m313Ω.m

在此情况下,经估算,外引接地网面积必须达到4000m2,才能保证接地电阻符合要求。而根据本站的情况,该处可外引地网面积无法满足要求,因此本站考虑在围墙外50m处增加一40m×40m范围大小的接地网,地网敷设降阻剂,同时需考虑进一步的降阻方案。

2.2增加深井接地极

本站原地网已在地网边缘布置了10口接地深井,考虑到深井之间的屏蔽作用,再在原地网上增加深井效果已不明显,本工程考虑采用进一步降阻措施在外引地网四角处布置深井。由土壤电阻率可见,随着深度的增加,电阻率值逐渐下降,当达到下层基岩深度时,电阻率增大,因此深井深度取15m。最终方案如图2、图3所示。

最终方案完成后复测地网接地电阻值降到了0.912Ω,满足设计要求的9.2Ω接地电阻值。

3 结束语

外引接地网并辅已接地深井的综合措施在该变电站接地网改造的应用总体比较成功,取得了预期的效果。实践证明,在高土壤电阻率地区,因地制宜,合理利用周围有利条件,采用外引地网及接地深井极等措施可取得良好的降阻效果,尤其适合在对已建成接地网的降阻改造中应用,具有一定的实用性。

参考文献:

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