【摘要】郸城赵寨110kv变电站建设的最终规模为:主变容量2×40mva、110kv进出线4条、35kv进出线6条,站内占地面积4095m 2 。由于变电站处于 工业 园区附近,地势低洼,土壤对接地体有较强的腐蚀性,因此对接地装置的地下部分采用牺牲阳极保护法,以延长接地网的使用寿命。
　　【关键词】牺牲阳极保护法 接地网
　　
　　一、目的和标准
　　
　　1.主接地网接地装置的工频接地电阻不大于0.5ω,独立避雷针的冲击接地电阻不大于10ω。
　　2.接地装置的使用寿命不少于20年。
　　
　　二、依据规范、规程
　　
　　1.dl/t621—1997《交流电气装置的接地》
　　2.dl/t620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
　　3.gb50169—92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
　　4.sy/t0019—97《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》
　　5.电力工程电气设备设计手册》(电气一次—接地装置)
　　6.土壤电阻率ρ f (根据当地土壤实际测量)
　　
　　三、接地网的整体要求
　　
　　1.接地网工频接地电阻
　　r=2000/i;
　　式中:i-入地短路电流。
　　2.接地装置跨步电压和设备接触电压允许值
　　u s =(174+0.7ρ f )/ √t
　　u t =(174+0.17ρ f )/ √t
　　式中:u s —地面跨步电压允许值,v;
　　u t —设备接触电压允许值,v;
　　ρ f —地面土壤电阻率
　　t—接地短路(故障)电流持续时间,s按1s取。
　　3.设备保护接地:对站内变压器中性点、充油设备和避雷器、进出线架构,要实行“双接地”,并与水平地网的两个不同点相连接,每根接地引下线均应符合热稳定的要求
　　4.雷电保护接地:要在独立避雷针下加装3—5根垂直接地极
　　5.主接地网的接地布置和连接
　　(1)电缆沟的接地布置和连接
　　①沿电缆沟内敷设均压带,与主网距离1米左右,并每隔8米与地网主干线可靠的连接一次。
　　②一次设备的接地引下线不得与电缆沟接地带(均压带)连接,也不宜悬空穿越电缆沟。
　　(2)控制室、通讯室、高压室、主变压器等的接地设计、布置和连接
　　①主控室、通讯室、高压配电室、主变压器等四周采用环形接地网,这些接地网与主地网之间的相互连接不应少于两处。各主要分接地网之间宜多处连接。
　　②高压室穿墙套管的接地宜在室外,且每组套管的接地线都要引至主干线。
　　③进室接地线应在地面以上300mm处穿墙。
　　(3)避雷针及其接地装置的接地设计、布置和连接
　　①独立避雷针附近应设单独的集中接地,与主接地网地中距离不小于3米,接地电阻不大于10欧。
　　②为加强分流,站内接地装置应与线路的架空地线相连。
　　③配电装置架构避雷针的接地应与主接地网相连。由连接点至变压器接地点沿接地极的长度应不小于15米。
　　(4)地网采用方孔均压地网,改善地网电位分布,以减少地面的跨步电压和设备的接触电压
　　(5)接地网外缘应闭合,外缘各角应做成圆弧形,圆弧半径不宜小于均压带距的一半
　　(6)接地网埋深0.8米

　　四、接地网参数的 计算 与校核
　　
　　1.设计接地网的工频接地电阻
　　r n =0.5ρ/√s
　　其中:s—站内设计水平接地网的总面积,m 2
　　ρ f —土壤电阻率,ω•m
　　计算结果要求小于要求值0.5ω。
　　2.地面的跨步电压和设备的接触电压校核
　　(1) 设计接地网的地表面最大接触电位差校核:
　　接地装置的电位u g =i×r n
　　接地网地表面的最大接触电位差u tmax =k tmax ×u g
　　其中:最大接触电位差系数k tmax =k d ×k l ×k n ×ks
　　kd=0.841-0.225lgd,kn=0.076+0.776/n,ks=0.234+0.414lg(√s),kl =1.0
　　(2)设计接地网的地表面最大跨步电位差校核
　　变电站地表面的最大跨步电位差u smax =k smax ×u g
　　其中:最大跨步电位差系数k smax 计算公式如下:
　
　　要求计算的u tmax、 u smax 值均小于对应的u t 、u s 值。
　　3.设计接地网的热稳定校核:
　　接地线和接地引下线,尤其是站内的水平接地网,不考虑腐蚀时,接地线的最小截面应符合下式要求:
　　sg≥(ig/c)*√te
　　式中:sg—接地线的最小截面
　　ig—接地短路电流稳定值
　　te—短路的等效时间,取1s;
　　c—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
　　用牺牲阳极保护时,碳钢的腐蚀率最大值为0.01mm/年,对65×6扁钢,30年后的扁钢截面积
　　s 1 = (65-0.01×30)×(6-0.01×30)=64.7×5.7 =368.8mm 2
　　取埋地碳钢的 自然 腐蚀速度为0.1mm/年,15年后的腐蚀为:0.1×15=1.5mm
　　15年后的扁钢截面积
　　s 2 = (64.7-1. 5)×(5.7-1. 5)=265mm 2
　　取接地短路电流ig为14785a, 短路的等效时间te为1秒,根据热稳定的要求, 接地线的最小截面积sg
　　sg≥(ig/c)*√te=14785/70*√1 =211mm 2
　　c—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
　　∵265mm 2 ≥211mm 2
　　∴ 水平接地极和接地线可选用65×6热镀锌扁钢,接地装置设计寿命为45年。
　　4.牺牲阳极保护地网的取材
　　(1)垂直接地极
　　∠50×5等边角钢,98根,长=98×2.5=245m
　　每根表面积为0.525 m 2 ,总面积为51.5 m 2
　　(2)65×5扁钢水平接地极
　　总长为1400米,总表面积为198.8 m 2
　　(3)(水平+垂直)接地极表面积为198.8+51.5=250.5 m 2
　　(4)镁合金牺牲阳极选用maz1-2套装组合件
　　a、根据该变电站的地质和土壤电阻率,取保护电流密度12ma/ m 2 ,电流强度i
　　i=0.012a/ m 2 ×250 m 2 =3a
　　b、需阳极块的重量w 0
　　w 0 =it(365×24)/(0.55×a h )
　　= 3×30×(365×24)/(0.55×1100)=1303.21kg
　　a h =1100ah/kg,阳极电流效率为55%。