第 10 章 接地(山东电力院发输变电讲义)

第10章接地10.1A类电气装置接地的一般规定10.1.1A类电气装置接地装置A类电气装置的接地装置是指交流标称电压500kV及以下发电、变电、送电和配电电气装置(含附属直流电气装置)的接地装置。电力系统中电气装置、设施的某些可导电部分应接地。接地装置应充分利用自然接地极接地，但应校验自然接地极的热稳定。按用途接地有下列四种：(1)工作(系统)接地。(2)保护接地。(3)雷电保护接地。(4)防静电接地。10.1.2接地装置要求发电厂、变电所内，不同用途和不同电压的电气装置、设施，应使用一个总的接地装置，接地电阻应符合其中最小值的要求。10.1.3接地电阻计算要求设计接地装置时，应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在四季中均应符合规定的要求，但雷电保护接地的接地电阻，可只考虑在雷季中土壤干燥状态的影响。接地装置的接地电阻可参考DL／T621—1997附录中给出的方法计算。10.1.4接地装置的接触电位差和跨步电位差规定要求值确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时，考虑保护接地的要求，应降低接触电位差和跨步电位差，并应符合下列要求：(1)在110kV及以上有效接地系统和6—35kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值Ut=(174+0.17f)/(t)0.5(10-1-1)Us=(174+0.7f)/(t)0.5(10-1-2)Ut——接触电位差，V；式中Us——跨步电位差，V；f——人脚站立处地表面的土壤电阻率，·m；t——接地短路(故障)电流的持续时间，s。(2)3—66kV不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统，发生单相接地故障后，当不迅速切除故障时，此时发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值Ut=50+0.05f(10-1-3)Us=50+0.2f(10-1-4)(3)在条件特别恶劣的场所，例如水田中，接触电位差和跨步电位差的允许值宜适当降低。(4)接触电位差和跨步电位差可按10．6计算。10．2A类电气装置接地电阻的要求10.2.1发电厂、变电所电气装置的接地电阻10.2.1.1发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻要求如下：(1)有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求。1)一般情况下，接地装置的接地电阻应符合式(10－2－1）的要求，即R2000/I(10-2-1)式中R--考虑到季节变化的最大接地电阻，；I--计算用的流经接地装置的人地短路电流，A。式(10-2-1)中计算用流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流人地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按5-10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。2)当接地装置的接地电阻不符合式(10-2-1)的要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于512，且应符合10.3.2.2的要求。(2)不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求。1)高压与发电厂、变电所电力生产用低压电气装置共用的接地装置应符合式(10-2-2)的要求，即R120/I(10-2-2)但不应大于4。2)高压电气装置的接地装置,应符合式(10-2-3)的要求，即R250/I(10-2-3)式中R——考虑到季节变化的最大接地电阻，；I——计算用的接地故障电流，A。但不宜大于10。变电所的接地电阻值，可包括引进线路的避雷线接地装置的散流作用。3)消弧线圈接地系统中，计算用的接地故障电流应采用下列数值：a)对于装有消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一系统各消弧线圈额定电流总和的1.25倍；b)对于不装消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于系统中断开最大一台消弧线圈或系统中最长线路被切除时的最大可能残余电流值。4)在高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于30，且应符合要求。10.2.1.2发电厂、变电所电气装置雷电保护接地的接地电阻(1)独立避雷针(含悬挂独立避雷线的架构)的接地电阻。在土壤电阻率不大于500·m的地区不应大于10；在高土壤电阻率地区接地电阻应符合DI／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。(2)变压器门型构上避雷针、线的接地电阻应符合DI／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。10.2.1.3发电厂和变电所有爆炸危险且爆炸后可能波及发电厂和变电所内主设备或严重影响发供电的建(构)筑物，防雷电感应的接地电阻不应大于30。10.2.1.4发电厂的易燃油和天然气设施防静电接地的接地电阻不应大于30。10.2.2架空线路的接地电阻10.2.2.1架空线路杆塔保护接地的接地电阻不宜大于30。10.2.2.2架空线路雷电保护接地的接地电阻应符合DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的要求。10.2.3配电电气装置的接地电阻10.2.3.1工作于不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统、向建筑物电气装置(B类电气装置)供电的配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合下列要求：(1)与B类电气装置系统电源接地点共用的接地装置。1)配电变压器安装在由其供电的建筑物外时，应符合式(10—2—4)的要求，即R50/I(10-2-4)式中R——考虑到季节变化的最大接地电阻，；I——计算用的单相接地故障电流；消弧线圈接地系统为故障点残余电流。但不应大于4。2)配电变压器安装在由其供电的建筑物内时，不宜大于4。(2)非共用的接地装置，应符合式(10—2—3)的要求，但不宜大于10。10.2.3.2低电阻接地系统的配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合式(10—2—1)的要求。10.2.3.3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。10.2.3.4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线应与设备外壳相连，接地装置的接地电阻不应大于10。10．3A类电气装置的接地装置设计10.3.1接地装置的一般规定10.3.1.1各种接地装置应利用直接埋入地中或水中的自然接地极，并设置将自然接地极和人工接地极分开的测量井。发电厂、变电所除利用自然接地极外，还应敷设人工接地极。10.3.1.2当利用自然接地极和引外接地装置时，应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。10.3.1.3在高土壤电阻率地区，可采取下列降低接地电阻的措施：(1)当在发电厂、变电所2000m以内有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接地极(2)当地下较深处的土壤电阻率较低时，可采用井式或深钻式接地极。(3)填充电阻率较低的物质或降阻剂。(4)敷设水下接地网。10.3.1.4在永冻土地区除可采用10.3.1.3的措施外，尚可采取下列措施：(1)将接地装置敷设在溶化地带或溶化地带的水池或水坑中。(2)敷设深钻式接地极，或充分利用井管或其他深埋在地下的金属构件作接地极,还应敷设深度约0．5m的伸长接地极。(3)在房屋溶化盘内敷设接地装置。(4)在接地极周围人工处理土壤，以降低冻结温度和土壤电阻率。10.3.1.5人工接地极，水平敷设的可采用圆钢、扁钢，垂直敷设的可采用角钢、钢管等。接地装置的导体，应符合热稳定与均压的要求，还应考虑腐蚀的影响。按机械强度要求的接地装置导体的最小尺寸应符合表10—3—1所列规格。10.3.1.6接地装置的防腐蚀设计，应符合下列要求：(1)计及腐蚀影响后，接地装置的设计使用年限，应与地面工程的设计使用年限相当。(2)接地装置的防腐蚀设计，宜按当地的腐蚀数据进行。(3)在腐蚀严重地区，敷设在电缆沟中的接地线和敷设在屋内或地面上的接地线，宜采用热镀锌，对埋人地下的接地极宜采取适合当地条件的防腐蚀措施。接地线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。10.3.2发电厂、变电所电气装置的接地装置10.3.2.1发电厂、变电所电气装置的接地装置，除利用自然接地极外，应敷设以水平接地极为主的人工接地网。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一半。接地网内应敷设水平均压带。接地网的埋设深度不宜小于0．6m。接地网均压带可采用等间距或不等间距布置。35kV及以上变电所接地网边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面或在地下装设两条与接地网相连的均压带。对于3—lOkV变电所、配电所，当采用建筑物的基础作接地极且接地电阻又满足规定值时，可不另设人工接地。10.3.2.2在有效按地和低电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置的接地装置，当接地电阻不符合式(10—2—1)的要求时，其人工接地网及有关电气装置还应符合以下要求：(1)为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所外或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离措施。例如，对外的通信设备加隔离变压器；向厂、所外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在厂、所内接地，改在厂、所外适当的地方接地；通向厂、所外的管道采用绝缘段，铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等等。(2)考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电厂、变电所内的3-10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。(3)设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。10.3.2.3当人工接地网局部地带的接触电位差、跨步电位差超过规定值，可采取局部增设水平均压带或垂直接地极铺设砾石地面或沥青地面的措施。10.3.2.4发电厂、变电所的接地装置应与线路的避雷线相连，且有便于分开的连接点。当不允许避雷线直接和发电厂、变电所配电装置架构相连时，发电厂、变电所接地网应在地下与避雷线的接地装置相连接，连接线埋在地中的长度不应小于15m。10.3.2.5发电厂、变电所电气装置中下列部位应采用专门敷设的接地线接地。(1)发电机机座或外壳，出线柜、中性点柜的金属底座和外壳，封闭母线的外壳。(2)110kV及以上钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳。(3)箱式变电站的金属箱体。(4)直接接地的变压器中性点。(5)变压器、发电机、高压并联电抗器中性点所接消弧线圈、接地电抗器、电阻器或变压器等的接地端子。(6)GIS的接地端子。(7)避雷器，避雷针、线等的接地端子。10.3.2.6当不要求采用专门敷设的接地线接地时，电气设备的接地线宜利用金属构件、普通钢筋混凝土构件的钢筋、穿线的钢管和电缆的铅、铝外皮等。但不得使用蛇皮管、保温管的金属网或外皮以及低压照明网络的导线铅皮作接地线。操作、测量和信号用低压电气设备的接地线可利用永久性金属管道，但可燃液体、可燃或爆炸性气体的金属管道除外。利用以上设施作接地线时，应保证其全长为完好的电气通路，并且当利用串联的金属构件作为接地线时，金属构件之间应以截面不小于100mm2的钢材焊接。10.3.2.7在有效接地系统及低电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置中电气设备接地线的截面，应按接地短路电流进行热稳定校验。钢接地线的短时温度不应超过400℃，铜接地线不应超过450℃，铝接地线不应超过300℃。接地线截面的热稳定校验可按照10．3．5进行。10.3.2.8校验不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中电气设备接地线的热稳定时，敷设在地上的接地线长时间温度不应大于150℃，敷设在地下的接地线长时间温度不应大于100℃。当按70℃的允许载流量曲线选定接地线的截面时，对于敷设在地上的接地线，应采用流过接地线的计算用单相接地故障电流的60％；对于敷设在地下的接地线，应采用流过接地线的计算用单相接地故障电流的75％。10.3.2.