李 威, 李偉昭, 孫曉敏

(中國新時(shí)代國際工程公司, 陜西 西安 710054)

電器試驗(yàn)站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

李 威, 李偉昭, 孫曉敏

(中國新時(shí)代國際工程公司, 陜西 西安 710054)

開關(guān)電器試驗(yàn)是檢驗(yàn)與研究開關(guān)電器運(yùn)行可靠性的重要環(huán)節(jié)。分析了電器試驗(yàn)站接地系統(tǒng)的特點(diǎn),探討了試驗(yàn)站接地系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中需要注意的幾個(gè)問題。指出要充分重視電器試驗(yàn)站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì),以保證接地系統(tǒng)的可靠性。

開關(guān)電器試驗(yàn); 接地系統(tǒng); 地下接地網(wǎng); 電阻率

0 引 言

目前,國內(nèi)的開關(guān)電器試驗(yàn)站,不論規(guī)模及能力的大小,都需要可靠的接地系統(tǒng)。試驗(yàn)站的接地通常與電力系統(tǒng)的接地作用基本一致,主要分為功能性接地與保護(hù)接地兩種。但區(qū)別于一般變電站,試驗(yàn)站的接地系統(tǒng)一般多采用復(fù)合接地系統(tǒng),也叫聯(lián)合接地系統(tǒng)。

開關(guān)電器試驗(yàn)站除在電氣系統(tǒng)上的特殊性外,在土建結(jié)構(gòu)上也明顯地區(qū)別于一般的工業(yè)民用建筑。一般建筑物內(nèi)常見的接地系統(tǒng)有電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、弱電接地、防雷接地等。由于存在多個(gè)用于不同目的的接地系統(tǒng),使分開接地方式不同電位所帶來的不安全因素日益嚴(yán)重,不同接地體導(dǎo)體間的耦合影響又難以避免,會(huì)引起相互干擾。因此,對(duì)于開關(guān)電器試驗(yàn)站有必要采取復(fù)合接地的方式。

1 試驗(yàn)站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

對(duì)于開關(guān)電器試驗(yàn)站,接地系統(tǒng)分為地上明敷接地干線系統(tǒng)和地下接地網(wǎng)(由水平接地體和垂直接地極組成)系統(tǒng)。這兩部分系統(tǒng)通過接地引上線上下互相連通,引上線的材料與明敷接地干線一致。因此,對(duì)于試驗(yàn)站的復(fù)合接地系統(tǒng),既要統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì),又要區(qū)別有所選取。

(1) 在設(shè)計(jì)前一定要了解當(dāng)?shù)赝寥赖碾娮杪?準(zhǔn)確計(jì)算接地電阻。

由于試驗(yàn)站的特殊性,其對(duì)接地系統(tǒng)接地電阻的要求非常嚴(yán)格,一般為0.5 Ω左右,一些高壓開關(guān)電器試驗(yàn)站要求的更嚴(yán)格,有的達(dá)0.2 Ω。如此高的標(biāo)準(zhǔn),在某些接地電阻率較大的地區(qū),僅靠建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)、金屬管道、電纜金屬外皮、深井井管等難以滿足要求,還應(yīng)敷設(shè)地下接地網(wǎng),并將其與建筑物的柱內(nèi)鋼筋及一些大型重要設(shè)備的基礎(chǔ),如短路發(fā)電機(jī)的獨(dú)立基礎(chǔ)、變壓器的基礎(chǔ)、發(fā)電機(jī)保護(hù)斷路器的基礎(chǔ)、試品承臺(tái)等連通,這樣可以對(duì)人員及設(shè)備起到保護(hù)作用及滿足試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

地下接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合,外緣各角應(yīng)做成圓弧形,圓弧的半徑不宜小于3 m。對(duì)于該類以水平接地體為主、且邊緣閉合的復(fù)合接地系統(tǒng),接地電阻為

式中:Rw——復(fù)合接地系統(tǒng)接地電阻;

S——接地網(wǎng)的總面積;

L——接地體的總長度,包括垂直接地體;

d——水平接地體的直徑或等效直徑。

試品室基礎(chǔ)與水平接地體和垂直接地極的連接示意圖如圖1所示。

圖1 試品室基礎(chǔ)與水平接地體和垂直接地極的連接示意圖(mm)

A-A剖面示意圖如圖2所示。

(2) 了解試驗(yàn)站布局,優(yōu)化接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在開關(guān)電器短路試驗(yàn)過程中,被測(cè)試品要接地。特別是對(duì)于高電壓、大電流的試驗(yàn),為了滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)前后人員出入的安全性,在設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)試驗(yàn)站內(nèi)不同功能區(qū)域分別布置地下接地網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)接地電阻不滿足要求時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加垂直接地極,并將其與水平接地體牢固焊接。為了減小垂直接地極間的屏蔽作用,垂直接地極間的距離不應(yīng)小于4 m,如在試驗(yàn)小室就應(yīng)加密水平接地體,并增加垂直接地極,如圖3所示。

圖2 A-A剖面示意圖(mm)

圖3 加密水平接地體并增加垂直接地極示意圖(mm)

(3) 接地材料的選擇應(yīng)格外重視,滿足電器試驗(yàn)站的接地要求。

低壓電器試驗(yàn)站,一般其地下接地網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)先選擇80 mm×8 mm的鍍鋅扁鋼作為地下水平接地體,選擇∠63 mm×63 mm×8 mm,長度為2 000 mm的鍍鋅角鋼作為垂直接地極;地上明敷接地干線系統(tǒng)選擇25 mm×4 mm的鍍鋅扁鋼作為接地材料。高壓大容量試驗(yàn)站,其接地電阻0.2 Ω,所以一般選用80 mm×8 mm的鍍鋅扁鋼作為地下水平接地體,選用22 mm×4 mm的扁銅或30 mm×5 mm的鍍鋅扁鋼作為明敷接地干線。一般應(yīng)優(yōu)先采用敷設(shè)地下水平接地體,且埋入地下深度一般不小于0.8 m。

由于地下接地網(wǎng)系統(tǒng)建成后,常年埋于地下,因此接地材料的防腐措施一定要予以重視。為做到接地裝置的設(shè)計(jì)使用年限與地面工程的設(shè)計(jì)使用年限相當(dāng),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取以下措施:① 表面熱鍍鋅;② 接地體間的焊接點(diǎn)涂防腐材料;③ 腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)可采用陰極保護(hù)、犧牲陽極保護(hù)等適合當(dāng)?shù)貤l件的防腐措施。

(4) 一般試驗(yàn)站的接地系統(tǒng)是由建筑物柱內(nèi)鋼筋、地梁內(nèi)鋼筋、樁基內(nèi)鋼筋、地下接地網(wǎng)和明敷接地干線組成的。在土建廠房施工時(shí),通過預(yù)埋扁鋼將柱內(nèi)或基礎(chǔ)內(nèi)的至少3根通長鋼筋引出,然后將地下水平接地體及明敷接地干線與預(yù)埋件牢固焊接連通,組成一個(gè)大的人工復(fù)合接地網(wǎng),以滿足接地系統(tǒng)的要求。人工接地體與自然接地體的連接如圖4所示。

圖4 人工接地體與自然接地體的連接

電器試驗(yàn)站的接地系統(tǒng)屬于一種特殊的接地系統(tǒng)。區(qū)別于一般電站,試驗(yàn)站對(duì)接地電阻、接地材料、接地方式有更高的要求。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng),從設(shè)計(jì)到施工,都與土建密不可分。因此,一定要做好各專業(yè)的配合,以實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)合理的試驗(yàn)站專用接地系統(tǒng)。

2 結(jié) 語

針對(duì)電器試驗(yàn)站接地系統(tǒng)的特點(diǎn),探討在設(shè)計(jì)過程中需要關(guān)注的幾個(gè)問題,研究如何合理地設(shè)計(jì)接地系統(tǒng);并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn),提出了具體的技術(shù)方案,以期對(duì)相關(guān)人員提供參考。

[1] 03D501-4 接地裝置安裝[G].

[2] GB 50169—2006 電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國電力出版社,2005.

[4] 卞洪磊.施工臨時(shí)用電系統(tǒng)接地的選擇[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(9):1-4.

Discussion about Design of Grounding System in Apparatus Laboratory

LI Wei, LI Weizhao, SUN Xiaomin

(China New Era International Engineering Corporation, Xi’an 710054, China)

The test in the laboratory is very important for checking and researching on operation reliability of switchgear and apparatus.This paper analyzed the characteristics of grounding system,and discussed the several attention problems in the design process of grounding system in apparatus laboratory.It is pointed out that the grounding system design should be full attention in apparatus laboratory,in order to ensure the reliability of grounding system.

switchgear test; grounding system; underground grounding net; resistivity

李 威(1982—),男,高級(jí)工程師,從事電氣試驗(yàn)方面的研究。

TU 852

B

1674-8417(2015)02-0031-04

2014-10-30

李偉昭(1985—),男,工程師,從事電氣試驗(yàn)方面的研究。

孫曉敏(1985—),女,工程師,從事電氣試驗(yàn)方面的研究。