變電站接地網(wǎng)深井接地方案計(jì)算

1、個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用變電站接地網(wǎng)深井接地的設(shè)計(jì)計(jì)算成都艾邦新實(shí)科技有限公司夏宏偉阿古斯光電（南寧科技有限公司平帥摘要：目前我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于變電站接地網(wǎng)接地電阻的設(shè)計(jì)計(jì)算都是基于 單層均勻土壤環(huán)境下，針對(duì)邊緣閉和接地網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算的。然而工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況 千變?nèi)f化，非常復(fù)雜，使得設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果與工程實(shí)際施工的結(jié)果誤差很大。本文 以一種較為簡單可行的計(jì)算方法，對(duì)變電站在兩層土壤環(huán)境下的深井接地進(jìn)行了設(shè) 計(jì)計(jì)算嘗試，并通過對(duì)某 110KV變電站工程前期設(shè)計(jì)與施工實(shí)測(cè)值的比較，驗(yàn)證了 該設(shè)計(jì)方法白W 行性。b5E2RGbCAP關(guān)鍵詞：變電站深井接地設(shè)計(jì)計(jì)算1、引言變電站接地網(wǎng)的接地電阻值對(duì)變

2、電站的運(yùn)行安全非常重要，在我國接地標(biāo)準(zhǔn)中，推 薦采用以水平接地體為主且邊緣閉合的圓形復(fù)合接地裝置模型來等效變電站的接地 網(wǎng)，進(jìn)行接地電阻的計(jì)算。計(jì)算方式使用內(nèi)插法，計(jì)算公式以圓盤圓環(huán)模型接地電 阻計(jì)算公式內(nèi)插得出。但在實(shí)際的工程施工中，變電站的接地網(wǎng)一般均埋設(shè)于兩層 土壤環(huán)境下，當(dāng)使用接地深井埋設(shè)長垂直接地體時(shí)，使得設(shè)計(jì)計(jì)算更為復(fù)雜。通常 對(duì)于兩層土壤環(huán)境下接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算需使用專門的計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，如何設(shè)計(jì) 一個(gè)簡單可行的計(jì)算方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，所有從事電力接地技術(shù)研究的業(yè)內(nèi)人士 都在進(jìn)行嘗試，目前較少有切實(shí)可彳T的計(jì)算方法。本文通過對(duì)某110KV變電站工程前期設(shè)計(jì)與施工實(shí)測(cè)值的比較，對(duì)變

3、電站在兩層土壤環(huán)境下的深井接地進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算嘗試，提出了一種較為簡單的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。p1EanqFDPw2、計(jì)算案例2.1、現(xiàn)場(chǎng)概述A、變電站面積為 88 X 90m共7920平方M;B、工程所在地含土層平均厚度約為 1.21.5M估算；C、工程為變電站系統(tǒng)接地，設(shè)計(jì)工頻接地電阻為1.0 Q;D 土壤地質(zhì)情況主要為沉積巖結(jié)構(gòu)，分層清晰；表層01.5M為第四紀(jì)粉質(zhì)紅色沙壤土，具有脹縮性；上層1.53.5M為老第三紀(jì)黃色石灰?guī)r風(fēng)化土；中層 3.58.0M 為三疊紀(jì)紅色沙礫類沉積巖；下層 8.0M為三疊紀(jì)紅色砂巖；表層土壤電阻率實(shí)測(cè)為973Q m,取值：980 Q 成 中層土壤電阻率實(shí)測(cè)為1426

4、Q - m,取值：1450Q m；下層土壤電阻率約為2200 Q m, 土壤季節(jié)變化系數(shù)較??；DXDiTa9E3dE、i咬110kv變電站位于丘陵地帶，變電站四周圍有13M沙石擋土墻，站內(nèi)為回填土，原接地網(wǎng)水平接地體使用-50 X 5mm熱鍍鋅扁鋼，埋深 0.8M;垂直接地體使用 L50X 50X5mm< 2.5m熱鍍鋅角鋼，埋深 0.8M;現(xiàn)工頻接地電阻實(shí)測(cè)為 3.323.48 Q ； RTCrpUDGiTF、變電站附近區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定地下水位埋深約9.50m16.50m,地下水主要為基巖裂隙水，中等水量，具有良好的導(dǎo)電性。變電站東側(cè)地下水位較淺，土壤電阻率較低； 5PCzVD7HxA根據(jù)電

5、網(wǎng)公司的規(guī)定，變電站的接地阻值不宜大于1Q。因此，需進(jìn)一步采取降阻措施以滿足接地阻值不大于1 Q要求。現(xiàn)對(duì)如下地網(wǎng)情況做設(shè)計(jì)整改。jLBHrnAILg2.1、設(shè)計(jì)思路依據(jù)以上現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)擬采用站內(nèi)及站基邊緣打接地深井，埋設(shè)20M長垂直接地體，并采用降阻劑壓力灌漿工藝進(jìn)行施工的方法對(duì)現(xiàn)有接地網(wǎng)工頻接地電阻值進(jìn)行 改善。xHAQX74J0X本方案設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù) DL/T621-1997交流電氣裝置的接地附錄 A及IEEE Std 80- 2000交流變電站安全接地導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。LDAYtRyKfE圖1接地深井布置圖水平地國圖2等效的接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：1、在變電站內(nèi)距離變電

6、站圍墻 1m處，沿變電站圍墻，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)安裝難易程度設(shè)置8孔150mme 20m接地深井，沿變電站東側(cè)、東南側(cè)，在距離變電站圍墻40m 位置設(shè)置6孔150mrK 20m接地深井。接地深井內(nèi)埋設(shè) 50X5mm< 20m熱鍍鋅鋼管 做垂直接地體，垂直接地體埋深 0.8m。接地深井內(nèi)采用壓力灌漿工藝灌注 2500kg長 效稀土降阻劑。Zzz6ZB2Ltk2、使用50 X 5mm熱鍍鋅扁鋼做接地連接導(dǎo)體，將垂直接地體與原接地網(wǎng)水平接地體 焊接，并在焊接部位做防腐處理。接地連接導(dǎo)體埋深1.0m,每M添加25kg長效稀土降阻劑。dvzfvkwMII本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)為：1、因變電站東側(cè)為非耕種沙土荒地，

7、因此不存在青苗補(bǔ)償費(fèi)用，征地費(fèi)用，以及土地建設(shè)對(duì)變電站接地網(wǎng)的破壞等問題。rqyn14ZNXI2、本設(shè)計(jì)充分考慮了地下水層的分布和深度對(duì)接地網(wǎng)工頻接地電阻的影響，接地深 井設(shè)計(jì)深度為20m,較易施工，并可穿透地下潛水層，有效降低接地網(wǎng)工頻接地電 阻 o EmxvxOtOco3、本設(shè)計(jì)接地深井的布置間距均大于兩倍深井長度，垂直接地體間的屏蔽作用很小，可最大限度利用現(xiàn)有地形，充分提高垂直接地體的降阻效果。SixE2yXPq54、本設(shè)計(jì)所有工程計(jì)算均符合DL/T621-1997交流電氣裝置的接地標(biāo)準(zhǔn)及 IEEEStd 80-2000交流變電站安全接地導(dǎo)則的規(guī)定，設(shè)計(jì)誤差較小，所使用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法在國

8、內(nèi)眾多變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中得到證實(shí)。6ewMyirQFL5、本設(shè)計(jì)使用常規(guī)接地材料，符合 DL/T621-1997交流電氣裝置的接地標(biāo)準(zhǔn)及 IEEE Std 80-2000交流變電站安全接地導(dǎo)則的規(guī)定，工程造價(jià)較低，性價(jià)比較 好。所建接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)壽命大于 30年。kavU42VRUs2.3、設(shè)計(jì)計(jì)算1）、水平復(fù)合接地網(wǎng)的工頻接地電阻水平復(fù)合接地網(wǎng)采用主邊緣閉合的-50X5熱鍍鋅扁鋼； 2接地網(wǎng)總面積：S=7920m；水平接地極總長度：L=2200m水平接地極埋深：h=0.8m；水平接地極：d=0.025m；地網(wǎng)主邊緣長度：L0=356m5m深度的土壤電阻率：取 p =980。- m根據(jù)測(cè)量時(shí)天

9、氣和土壤情況，取季節(jié)系數(shù)1.4, p=1372Q mRh=凹 XRe=0.99X 7.023=6.953。添加45T長效物理降阻劑后：Rhx二"XRh=0.5X 6.953=3.48。該接地網(wǎng)內(nèi)添加45T長效物理降阻劑后，接地網(wǎng)工頻接地電阻降為3.3 Q。未達(dá)到要求，因此交于我公司進(jìn)行接地網(wǎng)改造。y6V3ALOS892）、垂直方向的平均土壤電阻率根據(jù)110kV變電站巖土報(bào)告，變電站場(chǎng)區(qū)及附近表層03.5m 土壤電阻率分布為8501050Q - m；中層3.58m 土壤電阻率分布為 13501550Q - m；下層8m土壤電阻率約分布為 22002300 Q - m； M2ub6vST

10、nP第一層理區(qū)深度：回=8m；平均土壤電阻率：=取季節(jié)系數(shù)為1.4時(shí)：區(qū)=1.4X 1200=1680。 m第二層理區(qū)深度：=12m；平均土壤電阻率：= =_-Q - m取季節(jié)系數(shù)為1.4時(shí)：回=1.4X 1850=2590。 m層理方向的土壤電阻率:垂直層理方向的土壤電阻率:該層狀結(jié)構(gòu)巖土的非各向同性系數(shù) 人和平均電阻率 國為:_:二Q m3)依據(jù)土壤電阻率分布添加降阻劑水平復(fù)合接地網(wǎng)當(dāng)在接地網(wǎng)內(nèi)依據(jù)土壤電阻率的分布特性平均添加降阻劑后，視接地網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域土 壤電阻率趨于均衡，其降阻劑的降阻效率應(yīng)依據(jù)接地網(wǎng)埋深位置的平均土壤電阻率 確定。按圖1方式進(jìn)行接地網(wǎng)改造后，新增加接地網(wǎng)面積6600 m

11、2;新增接地網(wǎng)主邊緣長度 160m 0YujCfmUCw當(dāng)使用降阻劑后，取 p =1372。 m時(shí)，按照降阻劑的降阻效率曲線其降阻效率為0.6,則此時(shí)的視在土壤電阻率W =(1-0.6> X 1372=548.8 Q - m=將 S=14520rm;0 =548.8 Q m代入公式有：eUts8ZQVRd0.9699I X |IZRh=u XRe=0.97X 2.175=2.11。該地網(wǎng)均勻添加長效物理降阻劑，并新增加接地網(wǎng)面積6600 m2后其接地電阻為2.11Q,不能達(dá)到0 1Q的設(shè)計(jì)要求，因此我公司建議采用深井接地的方式對(duì)其進(jìn)行改造。sQsAEJkW5T4）、增設(shè)長垂直接地體后接地

12、網(wǎng)的工頻接地電阻依據(jù)IEEE Std 80-2000中含長垂直接地體兩層土壤環(huán)境下的簡化結(jié)算公式，在不考 慮土壤的均勻系數(shù)和上下層土壤之間的反射系數(shù)的情況下，按圖 1方式增設(shè)14孔 150mme 20m接地深井后的接地網(wǎng)工頻接地電阻計(jì)算如下：GMsIasNXkAI x式中 R水平接地網(wǎng)的接地電阻， Q;R垂直接地棒組的接地電阻， Q;A、水平接地體的接地電阻計(jì)算：3m深度表層土壤電阻率=1372。 m；添加長效物理降阻劑后 國=548.8 Q m；020m垂直方向土壤電阻率 回=2177.5 Q m；采用壓力灌漿工藝灌注長效稀土降阻劑后長垂直接地體的在視土壤電阻率Q m；TIrRGchYzg則

13、：將回=548.8 Q - m；2=6 =635.25 Q , m； K=0.0869; S=14520m； =2 =2200m；B=0.9699;四=0.97;其=2.175Q代入上式；7EqZcWLZNx因：3 <0.6;則：C=1;算得:則有:9 / 9B、長垂直接地體的接地電阻計(jì)算:Li、L2分別為垂直接地棒在上層土壤和下層土壤的長度，m；WJ:將習(xí)=548.8。- m；習(xí)=635.25。- m； K=0.0869; $=14520布 Li=8rn L2=12mh=0.8m； m=14 日=0.15m 代入上式；izq7iGf02E則有：叵；巨 ；計(jì)算得：一三二_； EJ ；考慮到工程施工中因施工工藝引起的誤差，考慮到15%的施工風(fēng)險(xiǎn)；即：設(shè)計(jì)值為工程實(shí)際測(cè)量值的 85%時(shí)，勾=0.73X85%=0.86Q01Q;結(jié)論按本文所列設(shè)計(jì)方法，需14孔20m接地深井可達(dá)到該接地網(wǎng)工頻接地電阻小于1Q的效果。充分考慮到工程施工風(fēng)險(xiǎn)后的設(shè)計(jì)值為0.86Q ,本工程接地電阻實(shí)測(cè)值為0.81 Q。因此驗(yàn)證了本文的設(shè)計(jì)計(jì)算方法是可行的。zvpgeqJI