高土壤电阻率地区变电站接地处理.doc

高土壤电阻率地区变电站接地网的新型降阻措施
汤东升1 吕勤1 蒋燕2
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摘要
本文通过对刚果(金)120kV华友MIKAS变电站接地网设计方案的阐述,介绍了高土壤电阻率地区变电站接地网的新型降阻处理方式,指出采用换土、深孔等常规降阻方法的局限性,并提出在高土壤电阻率地区不必片面追求低的接地电阻值,在防止电位转移、验算接触电压和跨步电压并采取均压措施后,接地电阻值可取一个适当的数值。
【关键词】:高土壤电阻率、接地网、降阻、新型接地材料、校验
0前言
120kV华友MIKAS变电站是浙江华友公司位于刚果(金)利卡西市的一座厂用变电站,该厂区属高原地貌,地质以强风化砂质泥岩为主,无粘性土层。变电站可供接地网用地面积小,土壤电阻率ρ>1800Ω·m,对接地电阻而言,地质情况非常恶劣。刚果(金)地处遥远的非洲大陆,电力工业基础薄弱,由中国工程技术人员设计和施工的变电站若接地电阻不能满足运行要求,日后采取补救措施将非常困难。基于此,笔者多次改进变电站接地网设计方案,以保证变电站接地网一次施工成型。
1接地网常规设计及接地电阻计算
变电站的接地网由水平接地网和垂直接地体组成复合接地网,水平接地网干线采用-8×60mm热镀锌扁钢,垂直接地体采用-×63热镀锌角钢。根据变电站的布置型式和现场实际情况,变电站的接地网占地面积为2040平方米(40m×51m),土壤电阻率以1800Ω·m计,其工频接地电阻R的计算值为:
根据 DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》(鉴于刚果(金)的实际情况,本次设计采用国内标准,下同)的要求:一般情况下R ≤2000/I(其中I 为计算用流经接地装置的入地短路电流A);当不能满足此规定时,可通过技术经济比较增大接地电阻,但不得大于
5Ω,且应防止电位转移,并验算接触电压Ut和跨步电压Us。
显然,接地网在进行降阻处理之前,接地电阻不能满足规程要求。
2接地网常见降阻措施和分析
换土或采用降阻剂
换土法是采用电阻率较低的土壤替换原有电阻率较高的土壤,这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大,且效果往往不明显。究其原因,可作如下分析:计算R 时将接地网等效为半径 r1 的接地金属半球体,其表面至半径rx 的半球体的扩散电阻为:
应注意,这里ρ是指自>r1 外至地中流散电流密度→0的区域内的ρ,并不是金属接地体周围的ρ,将金属接地体周围的泥土更换为低ρ的泥土降低接地网电阻并无无太大意义,仅仅将接地极外形尺寸扩大而已。
采用降阻剂方法的原理和效果与换土法相差不多。
通过以上分析可以看出,该两种方法并不是可靠的降阻措施,不适用于本工程。
深埋接地极
当地下深处的土壤或水的电阻率较低时,可采取深埋接地极的方法来降低接地电阻值。根据厂区《岩土工程勘察报告》,该场地钻探揭露深度内未见地下水,且地下深处土壤电阻率未见降低。故深埋接地极方法也不适用于本工程。
 
此方法需接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊,且在设计、安装时,必须考虑连接接地极干线自身电阻所带来的影响。现场情况不适合采用此方法。
3接地网新型降阻措施
在常规降阻措施难以达到降阻目的的情况下,笔者通过查阅大量资料,最终采用常规接地网配合ALG防