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变电所防雷接地电阻允许值的分析计算

宁雷检测2019-10-13 09:57:36


变电所防雷接地电阻不能满足对地电位允许电阻值的要求,满足接地电势、跨步电势和暂态电压允许电阻值的要求。对于变电站,周围没有低土壤电阻率地区或水源,不具备采取引外接地措施降低接地电阻的条件;采用人工降阻、电解接地、爆破接地等其他降阻费用很大且影响变电站的正常运行,有必要对地电位接地电阻允许值进行分析计算,合理选择确定接地电阻允许值。


接地装置的对地电位,是指发生接地故障时,接地装置与大地零电位之间的电位差。对地电位要求R≤2000/I,规定对地电位为2000V,对于大部分110~500KV变电所,入地短路电流很大,要求接地电阻很小。对接地电阻大于对地电位要求值时,接地装置的对地电位超过2000V,例如某站接地电阻允许值为0.951欧姆,对地电位达到55800×0.951=5306V,因此,有必要分析对地电位升高对人体和设备的影响。 

1)对设备的影响: 

当接地网采用均压措施后,所区各处的地电位基本相同,在共用接地系统中,所以设备均以接地装置的电位作为等电位。当接地装置对地电位升高时,在设备接地线良好的情况下,设备的零电位和设备外壳的电位随之升高。采取均压措施,通过共用接地系统,可以防止地电位升高对低压设备绝缘的危害影响。 

2)对人体的影响: 

虽然接地网采取均压措施可以使得所区各处的对地电位基本相同,但是接地网并非密实的金属板,均压带直接以及接地网边缘仍然存在电位差,因此接地电阻需要满足接触电势和跨步电势的规定要求。 

3)对电缆的影响: 

采取沿电缆沟两侧敷设接地线的屏蔽措施,可以限制电缆绝缘层的感应电流和电位。根据国内实验测量结果,当接地网网格为10×12m时,网格内最大电位梯度为7.5V/m,对于一点接地的控制电缆,其绝缘水平为3500V时允许敷设长度可达450M以上。采取均压措施,通过减小均压带间距限制接地网电位梯度,可以防止电位升高对电缆绝缘的危害影响。 

4)对雷击的分析: 

事实上,雷击电流对低压设备的危害远大于短路电流,这是因为雷击次数较多和雷击电流较大,雷击时的对地电位远大于短路时的对地电位。然而,国内接地技术表对对防雷接地并未要求很低的接地电阻,一般要求1~10欧姆以内,注意通过采取防护措施防止雷击危害。例如设置放电管限压防止高电位通过电缆进入低压设备,设置均压接地系统减少设备之间的电位差和防止跨步电势危害,要求避雷针与建筑物和设备保持足够距离等。通过短路电流与雷击电流的比较分析可知,降低接地电阻并非保证接地安全的根本措施,应该积极采取防护措施和加强运行维护才能保证接地安全。 

5)对分流分析: 

流经变电所接地网的入地短路电流,不等于接地短路点的全部短路电流。当接地短路发生在接地网内时,一部分短路电流与接地网连接的架空线的“地线杆塔”接地系统分流;另一部分短路电流,经由接地网直接流回变电所变压器接地的中性点;剩下的一部分短路电流,才经过接地网入地中,经大地流回系统变压器接地中性点。最后的这部分电流,称为计算用的流经接地装置的入接短路电流。例如,某站最大单相接地短路电流发生在110KA母线侧为10.83KA,经主变中性点和线路避雷线分流后,最大入地短路电流为5.58KA。如果不考虑分流,某站对地电位要求的接地电阻值为R≤2000/10830=0.18欧姆,对这样小的接地电阻,不仅与理论和实践不相符合,而且在技术上难以实现。 

6)加强防护措施: 

为了防止设备接地引线烧断产生高电位对低压设备构成危害,设备应采取两根接地引线并适当增加截面。为了防止接地体腐蚀破坏接地网均压作用,运行应定期检查维护,设计应适当增加接地体截面,必要时可以采用非金属材料接地体。为了减小地电位梯度,均压带最大间距不宜大于12m,接地网边缘均压带应适当加密。为了限制电缆外层的感应电流和电压,电流沟两侧敷设屏蔽接地体,对于进入所内的高频通信电缆应增加敷设扁钢屏蔽接地线。为了加强泄流降低暂态电压反击,要求在主变压器、避雷器、避雷针的接地处设置集中垂直接地体。为了降低设备绝缘层之间以及不同设备之间的电位差,要求在所区建筑物周围设置环形均压接地体,所以设备采用共用接地,避雷针与接地网的连接线长度应大于15m。为了防止接触电势、跨步电势、转移电位对人体和设备的危害,应根据具体情况合理采取绝缘、隔离和降阻措施。 

理论和实践证明,国内许多接地电阻较高的变电所,在发生接地短路时,虽然对地电位大大超过2000V,由于采取均压、绝缘盒隔离防护措施,没有发生人体电击和设备击穿的事故。因此,美国和苏联的接地技术标准没有规定对地电位的接地电阻要求值,我国接地技术标准实际上也等于没有规定,因为变电所接地电阻允许值会受到接触电势、跨步电势和暂态电压的限制,不可能按照5欧姆设计。 

  变电所接地电阻允许值通常由接地设计提出,作为施工验收和运行维护的技术指标,其大小应满足对地电位、接触电势、跨步电势和暂态电压的规定要求。对于均压共用接地系统,由于对地电位并非作用在设备绝缘层的电位差,因此对地电位不宜作为接地电阻允许值的控制条件,接地电阻允许值应满足接触电势、跨步电势和暂态电压三者中的最小要求值。某站接地电阻值对地电位、接触电势、跨步电势和暂态电压的规定要求,地网可不做改造。


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