接地计算.doc

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工程名称湖南华润鲤鱼江发电B厂 设计阶段 施工图

计算书名称全厂接地装置的接地电阻、接触电位和跨步电位计 算

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计算日期 年 月 日

1． 总述：
本计算书为湖南华润鲤鱼江发电B厂500kV开关站防雷接地计算。计算目的
是为了校验升压站接地网布置的合理性，以及接地网表面最大接触电压和跨步电
压应小于允许值。计算依据为中华人民共和国电力行业标准DL/T621-1997《交
流电气装置的接地》(备案号：684-1997)。
2． 入地短路电流计算：
2.1 鲤鱼江发电B厂远景主结线示意图：

鲤鱼江发电A厂远景规划4´300MW机组，每两台机组以发电机-变压器组
扩大单元接线形式接入发电B厂500kV开关站。由于A厂资料暂缺，暂按两台
300MW机组相当于一台600MW机组等效考虑计算。
短路点发生在500kV母线上，取Sd=1000MVA,Ud=525kV,则:
短路电流基准值Id=Sd/Ud=1000/(´525)=1099.71A
系统零序电抗X0=0.1161(以上均为归算在统一基准值下的电抗标幺值)。
主变零序电抗标幺值XT1*=0.15´1000¸720=0.2083
启备变零序电抗标幺值XT0*=0.20´1000¸50=4
由于启备变零序电抗远远大于主变零序电抗及系统阻抗，故在零序网络图中
启备变分支可忽略不计。
零序网络图如下：

X0å= X0//( XT1*/6) =0.1161//(0.2083/6)=0.0267
单相接地短路电流Ik=28.613 kA(短路电流数据见图F2351C-D-06)
流经变压器中性点电流:
In= Ik´ X0/{ X0+ XT1*/6}
=28.613´0.1161/{0.1161+0.0347}
=22.03kA
3 全厂接地网的接地电阻及接触电压与跨步电压计算：
2005年07月初，本院勘测队在鲤鱼江发电B厂厂区内，实测93个测量点，
测量时天气晴朗，地表干燥。从测量结果看，各点的电阻率偏高，属于高土壤电
阻率地区，现取平均值1797.05Ω·m，季节系数ψ取1.2,则ρ=ψρ0=2156.46
Ω·m。 全厂接地网基本是以水平接地体为主，且边缘闭合的复合接地网，水平
接地体采用—60×6镀锌扁铁，接地网长度L1=810m，宽度L2=405m，接地网外
缘边线总长度L0=2780m，水平接地极的总长度L=21400m，接地网面积S=328050m2。接地网沿长方向布置的均压带根数n1=16，沿宽方向布置的均压带
根数n2=21。
全厂接地网接地电阻Rg≈0.5ρ/
=0.5×2156.46¸
=1.88Ω
全厂接地网均压带可近似认为等间距，均压带等效根数由下式计算：
n=2(L/L0)(L0/4)1/2
=2´21400¸2780´(2780/4)1/2
=16.95≈17 （B8）
均压带直径d=0.03m
2.3 入地短路电流及接触电压和跨步电压计算：
发电厂内发生接地短路，流经接地装置电流：
I=(Ik－In)(1－ke1)
=(28.613－22.03)(1－0.5) （B1）
=3.29kA
发电厂外发生接地短路，流经接地装置电流：
I=In(1－ke2)
=22.03´ (1－0.1) （B2）
=19.83kA
入地短路电流取上述两式中较大值，I=19.83kA
本厂属于有效接地系统，按接地规程规定，全厂接地装置的接地电阻应
R≤==0.10Ω。
接地装置电位Ug=IRg
=19.83×1.88 （B3）
=37.28kV
接地网表面最大接触电位差计算：
Kd=0.841-0.225Lgd=0.841-0.225lg0.03=1.184
KL==1.14=0.92
Kn=0.076+0.776/n=0.076+0.776/17=0.122
Ks=0.234+0.414Lg=0.234+0.414Lg=1.376
Ktmax = Kd KL Kn Ks=1.184´0.92´0.121´1.376=0.183
Utmax = KtmaxUg
=0.183´37.28
=6.82kV (B4)
接地网表面最大跨步电位差计算：
b=0.1=0.1=0.41
a2=0.35((n-2)/n)1.14(/30) b
=0.35´((17-2)/17)1.14´(/30)0.41
=1.02
Ksmax=(1.5-a2)Ln{(h2+(h+T/2)2)/(h2+(h-T/2)2)}/Ln(20.4S/dh)
=(1.5-1.02)Ln{(0.82+(0.8+0.8/2)2)/(0.82+(0.8-0.8/2)2)}/Ln(20.4´328050¸
0.03¸0.8) (B8)
= 0.024
Usmax=KsmaxUg
=0.024´37.28
=0.895kV (B7)
对于大、中型火力发电厂，短路电流持续时间t可取0.5s.
500kV开关站土壤平均电阻率为2065.56Ω·m, 季节系数ψ取1.2,则ρ=ψρ0=2478.67Ω·m。全厂接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值：(依据为“交流电气装置的接地”(DL/T621-1997)3.4.)
Ut=（174+0.17rf）/=(174+0.17´2478.67)/=842V (1)
US=（174+0.70rf）/=(174+0.70´2478.67)/=2700V (2)
经校验，Utmax>Ut=842V，Usmax<Us=2700V
接触电压不满足要求，而跨步电压满足要求。
为了保证运行人员的操作安全，使得接地网表面最大接触电位差在允许范
围内，我方建议采取以下措施：
1).电厂周围附近有大片水田、池塘，土壤电阻率很低，现取平均值100Ω·m，
季节系数ψ取1.2,则ρ=ψρ0=120Ω·m。厂外铺设100×150m的水平接地网，
接地体采用—60×6热镀锌扁铁，埋深1.8m，均压带间距10m。厂区内接地网用
三根—60×6镀锌扁铁与外引接地网相连。
外引接地网接地电阻R0≈0.5ρ/
≈0.5×120¸
≈0.49Ω
2).经我院勘测部门实地勘测电厂内地点土壤电阻率，厂区内部分点下层土
壤电阻率比上层要低很多(见湖南华润鲤鱼江发电B厂土壤电阻率勘测报告“F2351S-G01”)，故考虑在厂区内采用深井式接地极，竖井孔径200mm, 接地
极采用L50×50×5角钢，一直打到低电阻率底层，并且深入下层土壤的深度要
大一些，接地极一节节焊接起来插入深井中，然后把高效膨润土降阻剂加水搅成
浆状用压力机压入深井，深井垂直极的顶端用—60×6热镀锌扁铁连接起来，形
成一个立体地网。深埋接地体地点选择在6号测线的3、4、5点，以及7号测线
的1、2、5点。
6号测线地区上层土壤电阻率平均值为2640Ω·m，季节系数ψ取1.2,则ρ1
=ψρ0=3168Ω·m，土壤平均深度5.5m；下层土壤电阻率平均值为283.33Ω·m，
季节系数ψ取1.2,则ρ2=ψρ0=340Ω·m，土壤平均深度15.2m。竖井深20m。
6号测线地区等值土壤电阻率
ρa=
=
=425.45Ω·m
单根垂直接地极的电阻
Re=ln
=ln
=3.387×5.99
=20.29Ω
式中 h—电阻率为ρ1的地层深度
L—垂直接地体的长度
d—垂直接地体的直径
ρ1—上层土壤电阻率
ρ2—下层土壤电阻率
ρa—等值电阻率
以上公式见《实用电力接地技术》(ISBN 7-5083-0875-1)式6-2,6-3
水平接地极的接地电阻
R0=(ln-0.6)
= (ln-0.6)
=0.521×12.86
=6.70Ω
则复合接地体的接地电阻
R1=
=
=4.21Ω
式中 η—接地利用系数，可取0.8
7号测线地区上层土壤电阻率平均值为2033.33Ω·m，季节系数ψ取1.2,
则ρ1=ψρ0=2440Ω·m，土壤平均深度4.83m；下层土壤电阻率平均值为366.67
Ω·m，季节系数ψ取1.2,则ρ2=ψρ0=440Ω·m，土壤平均深度14.83m。竖井
深20m。
7号测线地区等值土壤电阻率
ρa=
=
=548.60Ω·m
单根垂直接地极的电阻
Re=ln
=ln
=4.37×5.99
=26.18Ω
水平接地极的接地电阻
R0=(ln-0.6)
=(ln-0.6)
=0.416×13.82
=5.75Ω
则复合接地体的接地电阻
R2=
=
=4.33Ω
厂区接地网与外引接地网及深井接地极构成的复合接地网的接地电阻
R≈Rg// R0// R1// R2 •
≈1.88// 0.49//4.21 //4.33•
≈0.41Ω
式中 η—接地利用系数，可取0.8
接地装置电位Ug=IR
=19.83×0.41 （B3）
=8.13kV
接地网表面最大接触电位差计算：
Utmax = KtmaxUg=0.183´8.13=1.488kV (B4)
接地网表面最大跨步电位差计算
Usmax=KsmaxUg=0.024´8.13=0.195kV (B7)
3)、开关站室外铺设一层0.3m厚的碎石或碎石层，土壤表面电阻率取5000
Ω·m，季节系数ψ取1.2,则ρ=ψρ0=6000Ω·m (参见<<交流电气装置的接地
>>DL/T 621—1997附录F)，则经计算得知：
Ut=（174+0.17rf）/=(174+0.17´6000)/=1688.57V
US=（174+0.70rf）/=(174+0.70´6000)/=6185.77V
Utmax<Ut，Usmax<Us。接触电压和跨步电压满足要求。
由于土壤表面电阻率随土壤湿度而变化，湿度增大，电阻率会降低，从而
接触电压允许值会有所下降。为了进一步加强人身安全，雨天中操作及运行人员
在室外工作，应穿上绝缘胶鞋。
全厂接地电阻R=0.41>0.10Ω,不符合交流电气装置接地规范第5.1.1.要求，
还应采取以下措施：
为防止转移电位引起危害，对可能将接地网的高电位引向厂外或将低电位
引向厂内的设施，应采取各类措施，包括：对外的通信设备加隔离变压器，向
厂外的低压线路采取架空线，其电源中性点不在厂内接地，改在厂外适当的地
点接地，通向厂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。
4． 接地装置热稳定校验：
取te=0.5s,C=70
接地线截面Sg=360mm2,Sg³Ig/C=19830´¸70=200，接地线符合要求。

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