10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：10kV；電力系統(tǒng)；配電設(shè)備；接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

 

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對于電能源的依賴性在逐漸的增強(qiáng)，而10KV電力系統(tǒng)配電設(shè)備作為與用電終端相連的設(shè)備，它的穩(wěn)定性和安全性成為了供電保證最為重要的條件，配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)對用電質(zhì)量的影響很大，并且直接關(guān)系到用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。1接地網(wǎng)設(shè)計(jì)概述

接地網(wǎng)作為維護(hù)電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，確保配電設(shè)備與運(yùn)行人員安全的重要措施，需要我們在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工中予以重視。接地網(wǎng)連接配電設(shè)備接地、電纜屏蔽接地、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地以及維護(hù)檢修臨時(shí)接地等各個(gè)部分，一旦接地網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理，將可能導(dǎo)致接地網(wǎng)電位分布不均的情況，甚至造成設(shè)備與電纜絕緣損壞。

接地網(wǎng)作為一種隱性工程往往得不到足夠的重視，在實(shí)際工作中通常僅關(guān)注接地電阻測量結(jié)果，而非整個(gè)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。近年來由于電力系統(tǒng)的發(fā)展促使經(jīng)地網(wǎng)流散電流不斷增大，接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的缺陷所引起的事故時(shí)有發(fā)生，不僅嚴(yán)重威脅到相關(guān)人員與設(shè)備的安全，而且給企業(yè)帶來惡劣的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們需要從強(qiáng)化接地網(wǎng)安全性設(shè)計(jì)入手，重視接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以妥善解決和避免出現(xiàn)接地系統(tǒng)故障問題。

2接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及原則

2.1 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容

首先，需要確定接地網(wǎng)入地電流。一方面，在計(jì)算接地網(wǎng)入地電流時(shí)需要充分考慮電力系統(tǒng)未來的發(fā)展，另一方面，故障電流經(jīng)過會(huì)在接地電阻產(chǎn)生壓降使電位升高，由于地電位升高受二次電纜與二次設(shè)備交流絕緣耐壓值影響，因此要考慮二次電纜芯線上產(chǎn)生的感應(yīng)電位。

其次，需要調(diào)研接地網(wǎng)處的土壤地質(zhì)情況，了解接地網(wǎng)區(qū)域的土壤電阻率。一般是通過鉆孔來掌握土壤均勻情況和測量土壤電阻率，使用物探法勘探地質(zhì)結(jié)構(gòu)可得到電阻率分布圖，還需要現(xiàn)場測試鋼等金屬在當(dāng)前土壤環(huán)境下的腐蝕速率，以便于為接地網(wǎng)導(dǎo)體的材料選擇和設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

第三，需要合理確定接地網(wǎng)面積，增加接地網(wǎng)面積可有效降低接地電阻，其效果好于增加接地網(wǎng)導(dǎo)體。因此在確定接地網(wǎng)面積時(shí)，需要先考慮系統(tǒng)所處的位置情況，將電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)施均包括在內(nèi)，將接地網(wǎng)設(shè)計(jì)為矩形或方形形狀。

第四，接地電阻的確定。《電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對電力系統(tǒng)接地網(wǎng)的接地電阻有明確具體的要求，通常≤0.5Ω，如果所處區(qū)域土壤電阻率較高，接地電阻要滿足規(guī)定要求的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不合理，可允許接地電阻≤5Ω，但需要采取電位隔離、均壓等措施來確保接觸電位差等滿足要求，并測繪電位分布曲線。

第五，合理確定接地導(dǎo)體尺寸。要根據(jù)故障電流大小來確定接地導(dǎo)體的具體尺寸，例如主要配電設(shè)備的接地導(dǎo)體尺寸應(yīng)稍大，接地導(dǎo)體長度也應(yīng)符合一定要求，以確保接觸電壓在安全容許值內(nèi)。由于跨步電壓一般小于接觸電壓，因此通常接地導(dǎo)體的長度計(jì)算以接觸電壓為依據(jù)，而且轉(zhuǎn)移電勢的限制難度較大，故多不以轉(zhuǎn)移電流來進(jìn)行計(jì)算。確定接地導(dǎo)體長度和間距后，便可對接地網(wǎng)進(jìn)行整體的布置，由于可以認(rèn)為電流經(jīng)管道等設(shè)施入地，通常接地網(wǎng)導(dǎo)體的長度計(jì)算還要考慮深埋管道或是金屬材質(zhì)的基礎(chǔ)樁等設(shè)施，確�？傮w的導(dǎo)體長度和尺寸合理。

2.2 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

首先，為盡量降低接地網(wǎng)的接地電阻，可將地基鋼筋等金屬接地體納入接地網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，保證通流容量在容許值內(nèi)，接地網(wǎng)導(dǎo)體的分流效果滿足設(shè)計(jì)要求。

其次，為了避免電流過于集中，可基于自然接地物再以人工接地體作輔助補(bǔ)充，形成連續(xù)接地導(dǎo)體回環(huán)，從而控制接地網(wǎng)區(qū)域的高電位。并在回環(huán)內(nèi)沿著設(shè)備布置方向設(shè)置平行接地導(dǎo)體，縮短設(shè)備的接地連接。

第三，埋深通常在0.5m-1.0m，而間距保持在10.0m-15.0m，接地導(dǎo)體一般選擇圓鍍鋅鋼材質(zhì)，需確保水平接地導(dǎo)體搭接可靠，而垂直接地極可設(shè)置在主要配電設(shè)備處或避雷器附近，尤其是在高電阻率土壤條件下設(shè)置長垂直接地極效果很好。

3 接地方式的選擇與設(shè)計(jì)

在接地網(wǎng)的接地方式中，主要包括中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式和中性點(diǎn)直接接地方式等。其中中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)勢在于發(fā)生單相接地故障時(shí)線電壓不變，因此三項(xiàng)設(shè)備可維持正常運(yùn)行，缺點(diǎn)在于可能產(chǎn)生異常過電壓，而且在10kV配電網(wǎng)中需要每相對地電容值≤0.04μF方可確保人身直接觸及網(wǎng)絡(luò)不致傷亡，但實(shí)際上這一數(shù)值是難以實(shí)現(xiàn)的，漏電接地保護(hù)僅能防護(hù)間接接觸而無法防護(hù)直接接觸的安全。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的運(yùn)行可靠性在所有接地方式中最高，發(fā)生瞬間故障時(shí)可自動(dòng)熄弧，故障點(diǎn)對地電位低，單相接地異常過電壓小于2.8倍相電壓，且殘流過零后故障相電壓的幅值和恢復(fù)時(shí)間得到限制，有效的避免了接地電弧重燃，可在欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償和過補(bǔ)償狀態(tài)下良好運(yùn)行，不發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓，并且運(yùn)行管理簡單，是最適合10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地網(wǎng)選擇的一種接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式的繼電保護(hù)簡單，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)也十分簡單，而且單相接地異常過電壓不大于2.5倍相電壓，但綜合投資較高，供電可靠性較低，還可能嚴(yán)重干擾通信設(shè)備，且故障點(diǎn)對地電位高，容易導(dǎo)致安全事故。中性點(diǎn)直接接地方式投資省，單相接地故障情況下其他相電壓升幅最低，但對通信設(shè)備的干擾嚴(yán)重，單相接地電流大。

因此，在10kV中壓配網(wǎng)中消弧線圈接地形式的使用最為廣泛，當(dāng)單相接地電容電流超過了允許值10A時(shí)，所有的中性點(diǎn)接地都可以使用這種方法來解決。但是如果電流超過150A時(shí)，電流中的諧波電流分量和有功電流分量可能大于10A，這就使消弧線圈接地不能對那部分電流進(jìn)行補(bǔ)償，可使用經(jīng)低電阻接地運(yùn)行方式。我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要將消弧線圈的補(bǔ)償作用充分發(fā)揮，將節(jié)點(diǎn)電流的數(shù)值降到最小，這樣就算有殘余電流通過，接地電弧也可以自動(dòng)熄滅.

我們通過調(diào)節(jié)電感參數(shù)可以使消弧線圈完成以下運(yùn)行；在全補(bǔ)償狀態(tài)下，電流和系統(tǒng)的電容電流處于對等的關(guān)系，這時(shí)消弧線圈在接地過程中故障線路的電流等于故障殘余電流和電容電流之差，同時(shí)電流值不斷縮小，使接地保護(hù)的靈敏性不斷降低，這樣就會(huì)形成鐵磁諧振，需要加裝消諧裝置。當(dāng)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中發(fā)生改變，需要及時(shí)對消弧線圈進(jìn)行調(diào)整，并且合理補(bǔ)償將補(bǔ)償時(shí)間縮到最短。

結(jié)束語

本文分析論述了10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本原則，并對接地方式的選擇與設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析，介紹了不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為經(jīng)消弧線圈接地方式最適用于10kV配電網(wǎng)，且當(dāng)設(shè)備的單項(xiàng)電流小于10A的情況下可采取中性點(diǎn)不接地的方式，電流超過150A時(shí)建議使用經(jīng)低電阻接地運(yùn)行方式。這些情況說明進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮眾多因素，對不同接地方式進(jìn)行選擇，以獲取最為合理的設(shè)計(jì)方案。未來我們在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中，還需要努力向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的方向努力，建設(shè)綠色接地網(wǎng)，以更好的保障安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力事業(yè)發(fā)展的要求。

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