交流电气装置的接地设计规范 发电厂和变电站接地 高压电气装置接地 高压架空线路接地 高压电缆线路接地 接地电阻的计算公式

时间:2024-08-21来源:佚名

根据相关接地设计规范,发电厂和变电站接地 高压电气装置接地 高压架空线路接地 高压电缆线路接地,要求如下:

一、发电厂和变电站内,不同用途和不同额定电压的电气装置或设备,除另有规定外应使用一个总的接地网。接地网的接地电阻应符合其中最小值的要求。设计接地装置时,应计及土壤干燥或降雨和冻结等季节变化的影响,接地电阻、接触电位差和跨步电位差在四季中均应符合本规范的要求。但雷电保护接地的接地电阻,可只采用在雷季中土壤干燥状态下的最大值。典型人工接地极的接地电阻,土壤中人工接地极工频接地电阻的计算涉及多个因素,‌包括土壤电阻率、‌接地极的类型(‌垂直或水平)‌、‌接地极的长度和直径、‌以及接地极的埋设深度等。‌以下是几种常见的计算方法:

二、附属于高压电气装置和电力生产设施的二次设备等的下列金属部分,可不接地:在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内,交流标称电压380V及以下、直流标称电压220V及以下的电气装置外壳,但当维护人员可能同时触及电气装置外壳和接地物件时除外。安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳,以及当发生绝缘损坏时在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。安装在已接地的金属架构上,且保证电气接触良好的设备。标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架。由发电厂和变电站区域内引出的铁路轨道。

三、发电厂和变电站水平接地网应符合下列要求:水平接地网应利用直接埋入地中或水中的自然接地极,发电厂和变电站接地网除应利用自然接地极外,还应敷设人工接地极。当利用自然接地极和引外接地装置时,应采用不少于2根导线在不同地点与水平接地网相连接。发电厂(不含水力发电厂)和变电站的接地网,应与110kV及以上架空线路的地线直接相连,并应有便于分开的连接点。6kV~66kV架空线路的地线不得直接和发电厂和变电站配电装置架构相连。发电厂和变电站接地网应在地下与架空线路地线的接地装置相连接,连接线埋在地中的长度不应小于15m

四、在高土壤电阻率地区,可采取下列降低接地电阻的措施:在发电厂和变电站2000m以内有较低电阻率的土壤时,敷设引外接地极;当地下较深处的土壤电阻率较低时,可采用井式、深钻式接地极或采用爆破式接地技术。填充电阻率较低的物质或降阻剂,但应确保填充材料不会加速接地极的腐蚀和其自身的热稳定。敷设水下接地网。水力发电厂可在水库、上游围堰、施工导流隧洞、尾水渠、下游河道或附近的水源中的最低水位以下区域敷设人工接地极。附:土壤和水的电阻率参考值

五、在季节冻土或季节干旱地区,可采取下列降低接地电阻的措施:季节冻土层或季节干旱形成的高电阻率层的厚度较浅时,可将接地网埋在高电阻率层下0.2m。已采用多根深钻式接地极降低接地电阻时,可将水平接地网正常埋设。季节性的高电阻率层厚度较深时,可将水平接地网正常埋设,在接地网周围及内部接地极交叉节点布置短垂直接地极,其长度宜深入季节高电阻率层下面2m。

六、敷设以水平接地极为主的人工接地网,应符合下列要求:人工接地网的外缘应闭合,外缘各角应做成圆弧形,圆弧的半径不宜小于均压带间距的1/2,接地网内应敷设水平均压带,接地网的埋设深度不宜小于0.8m。接地网均压带可采用等间距或不等间距布置。35kV及以上变电站接地网边缘经常有人出入的走道处,应铺设沥青路面或在地下装设2条与接地网相连的均压带。在现场有操作需要的设备处,应铺设沥青、绝缘水泥或鹅卵石。在接地导体(线)引进建筑物的入口处应设置标志。明敷的接地导体(线)表面应涂15mm~1OOmm宽度相等的绿色和黄色相间的条纹。人工接地极,水平敷设时可采用圆钢、扁钢;垂直敷设时可采用角钢或钢管。腐蚀较重地区采用铜或铜覆钢材。接地网采用钢材时,应符合表4.3.4-1的要求。

注:1地下部分圆钢的直径,其分子、分母数据分别对应于架空线路和发电厂、变电站的接地网。2地下部分钢管的壁厚,其分子、分母数据分别对应于埋于土壤和埋于室内混凝土地坪中。3架空线路杆塔的接地极引出线,其截面不应小于50mm2,并应热镀锌。4接地网可采用钢材,但应采用热镀锌。镀锌层应有一定的厚度。接地导体(线)与接地极或接地极之间的焊接点,应涂防腐材料。5采用铜或铜覆钢材的接地导体(线)应采用放热焊接方式连接。钢接地导体(线)使用搭接焊接方式时,其搭接长度应为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。

七、 具有气体绝缘金属封闭开关设备变电站的接地要求:具有气体绝缘金属封闭开关设备的变电站,应设置一个总接地网。气体绝缘金属封闭开关设备区域应设置专用接地网,该设备区域专用接地网应由该设备制造厂设计,并应成为变电站总接地网的一个组成部分。变电站所在地区土壤电阻率较高时,紧靠围墙外的人行道路宜采用沥青路面。气体绝缘金属封闭开关设备区域专用接地网与变电站总接地网的连接线,不应少于4根。4根连接线截面的热稳定校验电流,应按单相接地故障时最大不对称电流有效值的35%取值。当气体绝缘金属封闭开关设备置于建筑物内时,建筑物地基内的钢筋应与人工敷设的接地网相连接。建筑物立柱、钢筋混凝土地板内的钢筋等与建筑物地基内的钢筋,应相互连接,并应良好焊接。室内还应设置环形接地母线,室内各种需接地的设备(包括前述各种钢筋)均应连接至环形接地母线。环形接地母线还应与气体绝缘金属封闭开关设备区域专用接地网相连接。气体绝缘金属封闭开关设备与电力电缆或与变压器/电抗器直接相连时,电力电缆护层或气体绝缘金属封闭开关设备与变压器/电抗器之间套管的变压器/电抗器侧,应通过接地导体(线)以最短路径接到接地母线或气体绝缘金属封闭开关设备区域专用接地网。气体绝缘金属封闭开关设备外壳和电缆护套之间,以及其外壳和变压器/电抗器套管之间的隔离(绝缘)元件,应安装相应的隔离保护器。气体绝缘金属封闭开关设备置于建筑物内时,设备区域专用接地网可采用钢导体。置于户外时,设备区域专用接地网宜采用铜导体。主接地网也宜采用铜或铜覆钢材。

八、发电厂和变电站雷电保护的接地,应符合下列要求:发电厂和变电站配电装置构架上避雷针(含悬挂避雷线的架构)的接地引下线应与接地网连接,并应在连接处加装集中接地装置。引下线与接地网的连接点至变压器接地导体(线)与接地网连接点之间沿接地极的长度,不应小于15m。主控制室、配电装置室和35kV及以下变电站的屋顶上如装设直击雷保护装置,若为金属屋顶或屋顶上有金属结构时,则应将金属部分接地;屋顶为钢筋混凝土结构时,则应将其焊接成网接地;结构为非导电的屋顶时,则应采用避雷带保护,该避雷带的网格应为8m~10m,并应每隔10m~20m设接地引下线。该接地引下线应与主接地网连接,并应在连接处加装集中接地装置。发电厂和变电站有爆炸危险且爆炸后可能波及发电厂和变电站内主设备或严重影响发供电的建(构)筑物,应采用独立避雷针保护,并应采取防止雷电感应的措施。架空管道每隔20m~25m应接地1次,接地电阻不应超过30Ω。

九、高压架空线路的接地要求:6kV及以上无地线线路钢筋混凝土杆宜接地,金属杆塔应接地,接地电阻不宜超过30Ω。除多雷区外,沥青路面上的架空线路的钢筋混凝土杆塔和金属杆塔,可不另设人工接地装置。 66kV及以上钢筋混凝土杆铁横担和线路的地线支架、导线横担与绝缘子固定部分或瓷横担固定部分之间,宜有可靠的电气连接,并应与接地引下线相连。主杆非预应力钢筋上下已用绑扎或焊接连成电气通路时,可兼作接地引下线。利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆时,其钢筋与接地螺母、铁横担间应有可靠的电气连接。有地线的线路杆塔的工频接地电阻,不宜超过下表的要求:

十、高压架空线路杆塔的接地装置,可采用下列型式:居民区和水田中的接地装置,宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。在土壤电阻率ρ≤100Ω•m的潮湿地区,可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。发电厂和变电站的进线段,应另设雷电保护接地装置。在居民区,当自然接地电阻符合要求时,可不设人工接地装置。在土壤电阻率100Ω•m<ρ≤300Ω•m的地区,除应利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外,并应增设人工接地装置,接地极埋设深度不宜小于0.6m。在土壤电阻率300Ω•m<ρ≤2000Ω•m的地区,可采用水平敷设的接地装置,接地极埋设深度不宜小于0.5m。在土壤电阻率ρ>2000Ω•m的地区,接地电阻很难降到30Ω以下时,可采用6根~8根总长度不超过500m的放射形接地极或采用连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋设深度不宜小于0.3m。当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时,垂直接地极的间距不应小于其长度的2倍;水平接地极的间距不宜小于5m。放射形接地极每根的最大长度,应符合下表的要求:

架空线路杆塔接地电阻的计算,主要涉及到土壤电阻率、‌水平接地体的总长度、‌埋设深度、‌直径或等效直径、‌形状系数等因素。‌具体计算公式如下:‌

公式中,土壤电阻率(‌ρ)‌:‌表示土壤对电流的阻碍能力,‌其值取决于土壤的类型和湿度。‌水平接地体总长度(‌L)‌:‌根据设计要求确定,‌长度越长,‌接地电阻一般越小。‌埋设深度(‌h)‌:‌接地体的埋设深度也会影响接地电阻的大小,‌一般根据具体的设计和土壤条件确定。‌直径或等效直径(‌d)‌:‌接地体的尺寸,‌直接影响接地电阻的大小。‌形状系数(‌A)‌:‌根据接地装置的具体形状从表中查找对应的系数值,可参见表F取值。‌

实例计算:‌例如,‌当土壤电阻率为1000Ω·m,‌水平接地体长度为60m,‌等效直径为0.02m,‌埋设深度为0.8m,‌形状系数为1.76时,‌计算得到的接地电阻为37.4Ω。‌若杆塔地网要求的接地电阻为10Ω以下,‌需要通过并联电阻或其他降阻措施达到设计要求。‌

 

 

十一、6kV~220kV电缆线路的接地要求:三芯电缆应在线路两终端直接接地。线路中有中间接头时,接头处也应直接接地。单芯电缆在线路上应至少有一点直接接地,且任一非接地处金属护套或屏蔽层上的正常感应电压,不应超过规定数值。长距离单芯水底电缆线路应在两岸的接头处直接接地。交流单芯电缆线路不长,可采用线路一端直接接地方式。在系统发生单相接地故障对临近弱电线路有干扰时,还应沿电缆线路平行敷设一根回流线。交流单芯电缆线路稍长,一端接地不能满足且无法分成3段组成交叉互联时,可采用线路中间一点接地方式,并应按规定加设回流线。交流单芯电缆线路较长,中间一点接地方式不能满足规定时,宜使用绝缘接头将电缆的金属护套和绝缘屏蔽均匀分割成3段或3的倍数段,并采用交叉互联接地方式。金属护套或屏蔽层电压限制器与电缆金属护套的连接线,应符合连接线应最短,3m之内可采用单芯塑料绝缘线,3m以上宜采用同轴电缆,且连接线的绝缘水平不得小于电缆外护套的绝缘水平。采用金属屏蔽层电压限制器时的接地方式,图示如下:

(a)一端接地方式 

(b)线路中间一点接地方式

(c)交叉互联接地方式

(d)两端直接接地方式

上图示中,1—电缆终端头;2—金属屏蔽层电压限制器;3—直接接地;4—中间接头;5—绝缘接头

十二、高压配电电气装置的接地要求:保护接地的接地电阻不应大于4Ω。保护配电变压器的避雷器其接地应与变压器保护接地共用接地装置。保护配电柱上断路器、负荷开关和电容器组等的避雷器的接地导体(线),应与设备外壳相连,接地装置的接地电阻不应大于10Ω。户外箱式变压器、环网柜和柱上配电变压器等电气装置,宜敷设围绕户外箱式变压器、环网柜和柱上配电变压器的闭合环形的接地装置。居民区附近人行道路宜采用沥青路面。与户外箱式变压器和环网柜内所有电气装置的外露导电部分连接的接地母线,应与闭合环形接地装置相连接。配电变压器等电气装置安装在由其供电的建筑物内的配电装置室时,其所设接地装置应与建筑物基础钢筋等相连。配电变压器室内所有电气装置的外露导电部分应连接至该室内的接地母线,该接地母线应再连接至配电装置室的接地装置。引入配电装置室的每条架空线路安装的金属氧化物避雷器的接地导体(线),应与配电装置室的接地装置连接,但在入地处应敷设集中接地装置。

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