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500kV溫南變電所接地網(wǎng)安全性問題的探討

文檔作者：林群賴仰賢樂黨救文檔來源： 1．溫州電業(yè)局 2．華東電力設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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22
浙江電力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER 2005年第6期
500 kV溫南變電所接地網(wǎng)安全性問題的探討
Discussion on Security of Grounding Grid for
500 kV W ennan Substation
林 群 ，賴仰賢 ， 樂黨救
(1．溫州電業(yè)局，浙江溫州 325028；2．華東電力設(shè)計院，上海200063)
摘要：從接地阻抗、地電位升、接觸電壓和跨步電壓的角度，分析探討地處高土壤電阻率地區(qū)的500 kV
溫南變電所接地網(wǎng)安全問題，并提出相應(yīng)的安全防范措施。
關(guān)鍵詞：變電所；接地網(wǎng)；安全；探討
中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B 文章編號：1007—1881(2005)06—0022—04
O 引旨
500 kV溫南變電所地處溫州平陽，三面環(huán)山
且山勢較高，處在高土壤電阻率地區(qū)，土壤電阻
率在600 Q ·m及以上，表層可見巖石，深層巖石
的土壤電阻率更高，高于1 000 Q ·m，而且地下
水不多。接地網(wǎng)接地阻抗設(shè)計目標(biāo)值0．5 Q。整
個變電所接地網(wǎng)敷設(shè)完成后，施工單位和浙江省
電試所先后用工頻法和變頻法測試接地網(wǎng)接地阻
抗，測試結(jié)果分別為1．19 Q和1．22 Q，與設(shè)計目
標(biāo)值相差甚遠(yuǎn)。
考慮到引外敷設(shè)水平接地網(wǎng)政策處理的難度
比較大，在現(xiàn)有接地網(wǎng)500 kV配電裝置區(qū)域增加
了9口深井接地，施工單位再次用工頻法進(jìn)行了
測試。實測結(jié)果表明：雖然每口深井的接地阻抗
約4 6 Q，但對全所接地網(wǎng)接地阻抗基本不產(chǎn)生
影響， 即深井接地在此沒有達(dá)到預(yù)期的效果，接
地網(wǎng)接地阻抗仍為1．19 Q(工頻法測試)。
因此，需要從接地網(wǎng)的地電位升、接觸電壓
和跨步電壓的角度分析探討500 kV溫南變接地網(wǎng)
的安全性問題，以確保人身安全和低壓及電子設(shè)
備的安全。低壓及電子設(shè)備的安全主要考慮設(shè)備
的絕緣不被反擊過電壓擊穿，在此基礎(chǔ)上提出相
應(yīng)的安全防范措施。
1 接地網(wǎng)接地阻抗設(shè)計目標(biāo)值的討論
500 kV溫南變近、中、遠(yuǎn)期的單相接地故障
短路電流和入地電流，如表1所示?。
表1 溫南變近、中、遠(yuǎn)期的單相接地故障
短路電流和入地電流 kA
注：(1)人地電流考慮到接地網(wǎng)的有效壽命為30年以及線路避雷
線的分流系數(shù)按0．2～0．3。
(2)2010年左右，500 kV增加2回電廠出線，由于220 kV
將分片運行，故220 kV側(cè)短路電流變化不大。
(3)第6行為在主變中性點加小電抗后限制220 kV短路電流
后的數(shù)據(jù)。
在高土壤電阻率地區(qū)， 若嚴(yán)格按照規(guī)程 來
設(shè)計500 kV溫南變接地網(wǎng)，要求其接地阻抗≤2
000 V／I，顯然是很難做到也是很不經(jīng)濟的。按規(guī)
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2005年第6期 浙江電力 23
程 設(shè)計的500 kV溫南變近、中、遠(yuǎn)期的接地網(wǎng)
接地阻抗目標(biāo)值，如表2所示。
表2 按規(guī)程設(shè)計的500 kV溫南變近、中、
遠(yuǎn)期的接地網(wǎng)接地阻抗目標(biāo)值
如果220 kV電網(wǎng)實行分層分區(qū)運行、在主變
中性點加裝15 Q小電抗器，按規(guī)程 設(shè)計500 kV
溫南變接地網(wǎng)接地阻抗值，本期為0．147 Q，遠(yuǎn)
期為0．09 Q。而目前的500 kV溫南變接地網(wǎng)接地
阻抗實測值為1．19 Q，離規(guī)程的要求值相距更
遠(yuǎn)。
高土壤電阻率地區(qū)的500kV溫南變電所的接地
網(wǎng)設(shè)計很難滿足規(guī)程中規(guī)定的地電位升高不大于2
000 V的要求。規(guī)程中規(guī)定當(dāng)接地裝置的接地阻抗
不符合要求時，可通過技術(shù)經(jīng)濟比較增大接地阻
抗，但不得大于5 Q，且應(yīng)符合以下要求 ：
(1)為防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，對可能將接
地網(wǎng)的高電位引向廠、所外或?qū)⒌碗娢灰驈S、
所內(nèi)的設(shè)施，應(yīng)采取隔離措施。例如：對外的通
信設(shè)備加隔離變壓器；向廠、所外供電的低壓線
路采用架空線，其電源中性點不在廠、所內(nèi)接
地，改在廠、所外適當(dāng)?shù)牡胤浇拥?；通向廠、所
外的管道采用絕緣段等。
(2)考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地
網(wǎng)電位升高時，發(fā)電廠、變電所內(nèi)的3—10 kV閥
式避雷器不應(yīng)動作或動作后應(yīng)承受被賦與的能量。
(3)設(shè)計接地網(wǎng)時，應(yīng)驗算接觸電位差和跨步
電位差。
文獻(xiàn)[3]介紹了變電所內(nèi)常用的控制電纜工頻
耐壓特性試驗研究的結(jié)論，即“如果按大型電力
系統(tǒng)能在30 s內(nèi)切除故障考慮(實際上會在1 s內(nèi)
切除)，從控制電纜的絕緣特性來看，允許地電位
升高15 kv是可能的。在此電壓下為保證不出現(xiàn)
電纜的沿面閃絡(luò)，電纜的屏蔽層應(yīng)剝掉4 cm。并
且要求在做電纜頭時應(yīng)避免產(chǎn)生尖端” 。如果按
照該研究結(jié)論來設(shè)計500 kV溫南變接地網(wǎng)接地阻
抗，接地阻抗目標(biāo)值如表3所示。
表3 按允許地電位升15 kV 考慮500 kV
溫南變近、中、遠(yuǎn)期的接地阻抗目標(biāo)值
從表3可見，當(dāng)220 kV電網(wǎng)實行分層分區(qū)運
行，不在主變中性點加裝15 Q小電抗器，本期接
地網(wǎng)目標(biāo)值為0．75 Q， 中期為0．71 Q，遠(yuǎn)期為
0．5 Q。當(dāng)220 kV電網(wǎng)實行分層分區(qū)、在主變中
性點加裝15 Q小電抗器，500 kV溫南變接地阻抗
值本期可為1．1 Q， 中期為1．15 Q，遠(yuǎn)期可為
0．68 Q 。
當(dāng)500 kV溫南變接地網(wǎng)地電位升高從2 000 V
放寬到15 000 V，需要嚴(yán)格驗算變電所內(nèi)的接觸
電壓和跨步電壓，確保人身安全，同時需采取均
壓、隔離措施確保變電所內(nèi)的二次設(shè)備的正常安
全運行。
2 接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓的驗算
按500 kV溫南變接地網(wǎng)接地阻抗1．3、1．2、
1．0和0．5 Q 4種情況．并按近、中、遠(yuǎn)不同時期
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24 林 群，等：500 kV溫南變電所接地網(wǎng)安全性問題探討 2005年第6期
的短路電流考慮，接地網(wǎng)的地電位升、接觸電
勢、跨步電勢校驗計算結(jié)果，見表4? 。
表4中“六” 表示為常用的碎石或卵石地
坪，電阻率取2 500 Q·m，經(jīng)計算各種情況下的
最大接觸電勢仍大于接觸電勢允許值1 339 V，故
本所采用了操作地坪下增設(shè)水平均壓帶的方案，
使最大接觸電勢降低到滿足人身安全的接觸電勢
允許值。
在接地阻抗值為1．2 Q， 入地電流達(dá)30 kA
時，地電位達(dá)36 000 V，此時可能出現(xiàn)的最大跨
步電勢計算值為1 466 V，超過1 328 V的跨步電
勢允許值，但在變電所運行人員經(jīng)常走動的地方
敷設(shè)高土壤電阻率2 500 Q ·m 的碎石或卵石地
坪，跨步電勢允許值為4 302 V，即可滿足要求。
或采取措施降低接地網(wǎng)接地阻抗或控制入地電流
等方案， 當(dāng)接地網(wǎng)接地阻抗降低到1．0／0．5 Q
時，或采用電抗器把入地故障短路電流限制到
20／12 kA時，最大跨步電勢將小于跨步電勢允許
值，滿足人身安全的要求。
3 確保接地網(wǎng)安全運行的措施和建議
電纜全部采用光纜，應(yīng)采取弱電系統(tǒng)的防雷措
施。
(2)通過驗算接觸電勢和跨步電勢，可知跨步
電勢符合要求；接觸電勢在敷設(shè)2 500 Q·m卵石
層操作地坪后仍超過規(guī)定值(允許值)，根據(jù)規(guī)程的
規(guī)定，設(shè)計考慮了在操作地坪下增設(shè)水平均壓帶方
案， 操作地坪下均壓帶與設(shè)備支架的接地線相
連，大大降低了操作地坪與設(shè)備支架處的表面電
位梯度，操作時可能引起的接觸電勢得到大幅度
的下降，可滿足不超過接觸電勢允許值的要求。
(3)為降低電纜的感應(yīng)電壓，主電纜溝(1 100
mm×1 000 I／ml、800 I／ml×1 000 mm)兩／單側(cè)上層
支架上，敷設(shè)一根TJ一120銅絞線，每隔15 m與
電纜溝支架接地一次，每隔45 m兩側(cè)連通一次。
電纜溝內(nèi)的扁鋼每隔30 m與水平接地體連接。這
些措施對控制電纜的感應(yīng)電壓安全有效。
(4)避雷針采用集中接地裝置，對改善沖擊電
勢和電位分布有利。
(5)建議接觸電勢和跨步電勢須在投產(chǎn)前進(jìn)行
實測，并與理論計算值進(jìn)行校驗，確保人身安
全
綜合上述分析，確保500 kV溫南變電所接地 (6)根據(jù)500 kV溫南變電所的實際情況和有
網(wǎng)安全運行的措施有以下幾點： 關(guān)研究成果，最終的接地網(wǎng)接地阻抗設(shè)計目標(biāo)值
(1)通往所外的金屬水管加絕緣段隔離，通信 可以放寬到0．5 Q，當(dāng)然接地網(wǎng)接地阻抗越小越
表4 接地網(wǎng)的地電位接觸電勢跨步電勢計算結(jié)果
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2005年第6期 浙江電力 25
好。建議500 kV溫南變接地網(wǎng)降阻工程盡快實
施。
參考文獻(xiàn)：
[1] 華東電力設(shè)計院．500 kV溫南變電所施工圖全所接地網(wǎng)
設(shè)計分析報告【R】．
[2] DL／T 621—1997，交流電氣裝置的接地[s]．
[3] 文習(xí)山，籃磊，許軍等．三峽電站允許地電位升高試驗
研究(I)一控制電纜的工頻耐壓特性研究[J]．電網(wǎng)技
術(shù)．2003，27(2)：9—12．
收稿日期：2005—07—25
作者簡介：林群(1971一)，女，工程師，學(xué)士，從事變電工程
電氣設(shè)計及輸變電管理工作。
賴仰賢(1969一)，男，浙江溫州人，工程師，學(xué)士．從事
輸變電管理工作。
六 六六六六六六六六六六六六六六六六六六 六六 六 六 六六 六六 六 六
(上接第8頁)
斷， 防止電容器外殼發(fā)生爆裂事故。但是， 當(dāng)
N=2及以上要滿足 =10及以上，往往難于實
現(xiàn)。以單星形、雙星形接線方式，當(dāng)按(7)和(10)
式，求出N=1～4時滿足 ≥10的 值如表
7。
表7 當(dāng) =1，N=1—4時滿足Ks≥10的 值接線方式
并聯(lián)臺數(shù)，以及減少電容器單元的串聯(lián)段數(shù)，是
提高外熔絲保護(hù)靈敏度的有效措施。
(3)以故障電流比 ≥2(即故障電流大于熔絲
額定電流的2倍)作為外熔絲與電容器接線方式的
配置原則是可取的。
(4)外熔絲對于電容器內(nèi)部故障發(fā)展過程中具
有小電流開斷、放電電流開斷和大電流開斷等三
道防線的保護(hù)作用，故確保外熔絲小電流動作特
性、額定容性開斷能力、耐爆性能和抗涌流性能
是至關(guān)重要的。
(5)鑒于外熔絲多項性能是破壞性試驗的特
點，堅持出廠試驗中對基本熔斷特性實施抽檢(按
GB／T2828．1—2003標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，下同)和試行
對投運中外熔絲性能穩(wěn)定性進(jìn)行抽檢是十分必要
的。
面簧 耄 苧芝，一。 參考文獻(xiàn)： 只要外熔絲能保證技術(shù)性能可靠動作
， 就能達(dá)到 一??
保護(hù)作用。 [1] 田友元．關(guān)于并聯(lián)電容器熔絲保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的異議和運行事
4結(jié)束語 蘭 ： 與不平衡保
通過對外熔絲保護(hù)性能與電容器組接線方式 護(hù)的配合問題[J]_浙江電力，2002(1)：14—15．
關(guān)系，以及外熔絲在電容器故障過程的保護(hù)作用
和行為特性等問題的分析研究，得出以下認(rèn)識：
(1)并聯(lián)電容器組中性點電位偏移和隨著串聯(lián) 收稿日期：2005—03—22
段的增加故障段分壓比降低，是引起外熔絲保護(hù) 作者簡介：楊昌興(1940一)，男，福建寧德人，教授級高級工
靈敏度降低的主要原因。 程師，長期從事電力系統(tǒng)并聯(lián)電E-~i-償裝置的科研、質(zhì)檢和
(2)適當(dāng)增加電容器內(nèi)部元件串聯(lián)段和電容器 標(biāo)準(zhǔn)化工作。

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