山区水电站入地电流及接地网研究.docx
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山区水电站入地电流及接地网研究 摘要：本文以广东某山区土壤电阻率高、可利用面积有限等特点的水电站为研究载体，对其入地电流计算及接地网设计进行探讨，并对接触电势差、跨步电势差进行了验算，为以后相关工程提供借鉴关键词：山区水电站；入地电流；接地网；验算引言接地网是水电站能够正常运行的重要部分，是保障运行人员和电气设备安全可靠的必要措施在许多工程中存在实际计算设计及施工完成后测量不达标的接地网系统，需要采取一些额外的补救措施，这些不达标接地系统不仅造成了工程进度的滞后、工程质量的危害，而且还导致了不必要的投资浪费如果在前期设计阶段能够进行接地网的合理计算，将可以避免此类问题的出现实际设计中入地电流计算是设计接地网的基础，故接地网设计首先需要准确计算水力发电系统发生短路时的入地电流目前，这方面已有相关研究成果：文献[1]叙述了变电站发生故障时的入地电流；文献[2]对抽水蓄能电站接地电阻进行了研究本文将在上述等文献研究成果的基础上，以广东某山区水电站为研究对象，对接地设计中入地电流的计算进行分析，并对接地网设计进行探讨一、入地电流水电站进行接地网设计时需要做短路电流计算。
而流经接地装置的入地短路电流，是指水电站发生接地短路时经地网向地中流散并引起地网电势升高的那部分电流其值如下[3]：（1）（2）式中Kf1、Kf2为当接地短路发生在接地装置内、外时避雷线的工频分流系数计算用入地短路电流取式（1）、（2）中较大的电流值接地网设计中采用的最大短路电流值不应该用三相短路电流进行计算，而应取单相接地和两相接地短路电流中较大的一个二、实例计算以广东某山区水电站为例，其属中低山区河谷地貌，群山环抱，山谷狭窄，河流阶地不发育，土壤电阻率高、可利用面积有限电站总装机容量39.4MW，分为二级电站A站、二级电站B站及坝后电站，坝后电站（装机容量2×1.7MW）通过1回35kV线路接至二级电站A站（装机容量2×6MW）三卷变35kV侧，升压至110kV后与二级电站A站出线以一回110kV线路T接凤赤线，并与二级电站B站（装机容量2×12MW）一起送出至系统经分析，产生最大不对称短路电流故障发生在电站的110kV系统侧根据电力系统资料，系统归算至110kV母线最大运行方式下的系统阻抗9.92Ω（正、负序）、77.56Ω（零序）系统的主接线图及系统阻抗化简后序图如下：图1系统主接线图图2系统阻抗序图2.1最大接地短路电流（1）f1点单相接地短路，短路电流：（3）（2）f1点两相接地短路，短路电流：：（4）所以f1点的最大接地短路电流2.2接地中性点短路电流接地中性点短路电流：（5）即接地中性点的短路电流为1.5568kA。
2.3入地短路电流由公式（1）（2）有入地短路电流：；故入地短路电流取两式中较大的I值，即为1.438kA三、接地方案设计根据文献[3]，接地装置接地电阻一般情况下要求值：（6）由于此水电站实际情况和工程实际经验（土壤电阻率高，可利用接地面积有限），要求接地装置接地电阻值达到1.39Ω，在施工图设计中是很难做到的，实施较为困难，需增加接地网此山区水电站可研阶段设计接地网主要由大坝厂房、开关站组成根据现场情况，可在变电站附近河道中增设接地网，以满足接地电阻要求这片互连的接地网作为一个整体接地网，其中大坝厂房地网接地电阻R1=4Ω，开关站地网接地电阻R2=17.68Ω，河道接地网可由下简化公式进行计算：（7）根据现场勘查情况，取接地网电阻率为河水电阻率200Ω•m，河道宽取30m，河道长度取200m，故接地电阻为：整个电站的接地电阻按下式计算：考虑1.5倍的并联系数，故R=1.387Ω.此值小于接地电阻的要求值四、接触电势、跨步电势验算根据接触电势Ej、跨步电势Ek的允许值计算公式[3]：（8）、（9）人脚站立出地表面的电阻率ρb取1000Ω•m接地短路故障的持续时间t为0.6s故Ej=；Ek=。
经计算，均压网地表面的最大接触电势差、最大跨步电势差分别为Ejm=144.2V＜Ej；Ekm=130.9V＜Ek可知跨步电势差、接触电势差均满足要求五、结论本文明确指出了目前接地网计算中的常见误区，结合广东某山区水电站实例（土壤电阻率高、可利用面积有限特点），给出了入地电流的正确计算过程，分析了接地网的设计方案，并进行了接触电势差、跨步电势差验算，为以后相关工程提供了借鉴当然，对于每个具体工程，应根据实际情况正确合理地选择参数进行接地网计算设计，才能够保障电站的正常运行，保障运行人员的人身安全参考文献：[1]何明峰，康强.变电站入地短路电流的计算[J].气象研究与应用，2010，31（1）：88-90.[2]姜南.抽水蓄能电站接地电阻设计值的选取探讨[J].广东水利水电，2006，（Z1）：87-88.[3]SL587-2012，水利水电工程接地设计规范[S]. -全文完-。
