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牺牲阳极保护法在郸城赵寨110kV变电站接地网中的应用

作者: 来源: 发布时间:2010-7-30 8:43:06  点击数:3834

 

  【摘要】郸城赵寨110kV变电站建设的最终规模为:主变容量2×40MVA、110kV进出线4条、35kV进出线6条,站内占地面积4095m2。由于变电站处于工业园区附近,地势低洼,土壤对接地体有较强的腐蚀性,因此对接地装置的地下部分采用牺牲阳极保护法,以延长接地网的使用寿命。


  【关键词】牺牲阳极保护法 接地网
  
  一、目的和标准
  
  1.主接地网接地装置的工频接地电阻不大于0.5Ω,独立避雷针的冲击接地电阻不大于10Ω。
  2.接地装置的使用寿命不少于20年。
  
  二、依据规范、规程
  
  1.DL/T621—1997《交流电气装置的接地》
  2.DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
  3.GB50169—92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
  4.SY/T0019—97《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》
  5.电力工程电气设备设计手册》(电气一次—接地装置)
  6.土壤电阻率ρf(根据当地土壤实际测量)
  
  三、接地网的整体要求
  
  1.接地网工频接地电阻
  R=2000/I;
  式中:I-入地短路电流。
  2.接地装置跨步电压和设备接触电压允许值
  Us=(174+0.7ρf)/ √t
  Ut=(174+0.17ρf)/ √t
  式中:Us—地面跨步电压允许值,V;
  Ut—设备接触电压允许值,V;
  ρf—地面土壤电阻率
  t—接地短路(故障)电流持续时间,S按1S取。
  3.设备保护接地:对站内变压器中性点、充油设备和避雷器、进出线架构,要实行“双接地”,并与水平地网的两个不同点相连接,每根接地引下线均应符合热稳定的要求
  4.雷电保护接地:要在独立避雷针下加装3—5根垂直接地极
  5.主接地网的接地布置和连接
  (1)电缆沟的接地布置和连接
  ①沿电缆沟内敷设均压带,与主网距离1米左右,并每隔8米与地网主干线可靠的连接一次。
  ②一次设备的接地引下线不得与电缆沟接地带(均压带)连接,也不宜悬空穿越电缆沟。
  (2)控制室、通讯室、高压室、主变压器等的接地设计、布置和连接
  ①主控室、通讯室、高压配电室、主变压器等四周采用环形接地网,这些接地网与主地网之间的相互连接不应少于两处。各主要分接地网之间宜多处连接。
  ②高压室穿墙套管的接地宜在室外,且每组套管的接地线都要引至主干线。
  ③进室接地线应在地面以上300mm处穿墙。
  (3)避雷针及其接地装置的接地设计、布置和连接
  ①独立避雷针附近应设单独的集中接地,与主接地网地中距离不小于3米,接地电阻不大于10欧。
  ②为加强分流,站内接地装置应与线路的架空地线相连。
  ③配电装置架构避雷针的接地应与主接地网相连。由连接点至变压器接地点沿接地极的长度应不小于15米。
  (4)地网采用方孔均压地网,改善地网电位分布,以减少地面的跨步电压和设备的接触电压
  (5)接地网外缘应闭合,外缘各角应做成圆弧形,圆弧半径不宜小于均压带距的一半
  (6)接地网埋深0.8米

  四、接地网参数的计算与校核
  
  1.设计接地网的工频接地电阻
  Rn=0.5ρ/√S
  其中:S—站内设计水平接地网的总面积,m2
  ρf—土壤电阻率,Ω•m
  计算结果要求小于要求值0.5Ω。
  2.地面的跨步电压和设备的接触电压校核
  (1) 设计接地网的地表面最大接触电位差校核:
  接地装置的电位Ug=I×Rn
  接地网地表面的最大接触电位差Utmax=Ktmax×Ug
  其中:最大接触电位差系数Ktmax=Kd×KL×Kn×Ks
  Kd=0.841-0.225lgd,Kn=0.076+0.776/n,Ks=0.234+0.414lg(√S),KL =1.0
  (2)设计接地网的地表面最大跨步电位差校核
  变电站地表面的最大跨步电位差Usmax=Ksmax×Ug
  其中:最大跨步电位差系数Ksmax计算公式如下:
 
  要求计算的Utmax、Usmax值均小于对应的Ut 、Us值。
  3.设计接地网的热稳定校核:
  接地线和接地引下线,尤其是站内的水平接地网,不考虑腐蚀时,接地线的最小截面应符合下式要求:
  Sg≥(Ig/C)*√te
  式中:Sg—接地线的最小截面
  Ig—接地短路电流稳定值
  te—短路的等效时间,取1S;
  C—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
  用牺牲阳极保护时,碳钢的腐蚀率最大值为0.01mm/年,对65×6扁钢,30年后的扁钢截面积
  S1= (65-0.01×30)×(6-0.01×30)=64.7×5.7 =368.8mm2
  取埋地碳钢的自然腐蚀速度为0.1mm/年,15年后的腐蚀为:0.1×15=1.5mm
  15年后的扁钢截面积
  S2= (64.7-1. 5)×(5.7-1. 5)=265mm2
  取接地短路电流Ig为14785A, 短路的等效时间te为1秒,根据热稳定的要求, 接地线的最小截面积Sg
  Sg≥(Ig/C)*√te=14785/70*√1 =211mm2
  C—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
  ∵265mm2≥211mm2
  ∴ 水平接地极和接地线可选用65×6热镀锌扁钢,接地装置设计寿命为45年。
  4.牺牲阳极保护地网的取材
  (1)垂直接地极
  ∠50×5等边角钢,98根,长=98×2.5=245m
  每根表面积为0.525 m2,总面积为51.5 m2
  (2)65×5扁钢水平接地极
  总长为1400米,总表面积为198.8 m2
  (3)(水平+垂直)接地极表面积为198.8+51.5=250.5 m2
  (4)镁合金牺牲阳极选用MAZ1-2套装组合件
  A、根据该变电站的地质和土壤电阻率,取保护电流密度12mA/ m2,电流强度I
  I=0.012A/ m2×250 m2=3A
  B、需阳极块的重量W0
  W0=IT(365×24)/(0.55×Ah)
  = 3×30×(365×24)/(0.55×1100)=1303.21Kg
  Ah=1100Ah/Kg,阳极电流效率为55%。

 

作者:苏亚洲

 


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