物業經理人

kV安徽惠黎變電站接地方案書

2399

  220kV安徽惠黎變電站

  一次接地系統設計計算書

  *******公司

  1概述

  變電站的接地系統是維護電力系統安全可靠運行、保障運行人員和電氣設備安全的根本保證和重要措施,其最重要的功能就是將故障電流安全地引入地下,限制地電位上升,控制地表電位梯度以限制跨步電位差和接觸電位差在安全值內。

  在現有的設計方案中,安徽惠黎220kV變電站(以下簡稱惠黎站)接地系統擬采用鍍銅材料。作為國家電網公司基建推廣新技術,銅覆鋼(電鍍鍍銅材料包含在該類產品中)材料目前開始積極應用于國內工程。

  本項目一次接地系統設計、分析及計算如下:

  惠黎站站址水文地質條件(巖勘報告無,相關資料缺乏)

  2.1地質條件

  2.2水文條件

  2.2.1地下水腐蝕性評價

  一、地下水對混凝土結構的腐蝕性判定

  1、根據環境類型判別

  根據(GB50021-20**)(20**年版)規范附錄G,工程場地的環境類型屬于Ⅱ類,根據水中硫酸鹽SO42-、鎂鹽Mg2+含量,按(GB50021-20**)表12.2.1判定。表中數值按干濕交替考慮,地下水對混凝土結構的腐蝕性判定結果列于表2.2-1中。

  表2.2-1

  根據環境類型判定地下水對混凝土結構的腐蝕性

  腐蝕

  等級

  腐蝕介質

  GB50021-20**

  規范指標

  試驗

  指標值

  (mg/L)

  本項判定結果

  干濕交替

  按干濕交替考慮

  微硫酸鹽

  含量

  SO42-(mg/L)

  <300

  弱

  300~1500

  中

  1500~3000

  強

  >3000

  微

  鎂鹽

  含量

  Mg2+

  (mg/L)

  <2000

  弱

  2000~3000

  中

  3000~4000

  強

  >4000

  2、根據地層滲透性判別

  擬建站址場地地下水為弱透水層中的地下水,根據地下水的pH值,按照(GB50021-20**)(20**年版)規范表12.2.2,判定地下水對混凝土結構的腐蝕性的結果列于表2.2-2中。

  表2.2-2

  根據地層滲透性判定地下水對混凝土結構的腐蝕性

  腐蝕

  等級

  pH值

  試驗指標值

  (pH值)

  判定結果

  GB50021-20**

  規范值

  微

  >5.0

  弱

  5.0~4.0

  中

  4.0~3.5

  強

  <3.5

  二、地下水對混凝土結構中鋼筋的腐蝕性判定

  根據水中氯鹽Cl-含量,按(GB50021-20**)(20**年版)表12.2.4,判定地下水對混凝土結構中鋼筋的腐蝕性,判別結果列于表2.2-3。

  表

  2.2-3

  根據水中Cl-含量判定地下水對混凝土結構中鋼筋的腐蝕性

  腐蝕

  等級

  腐蝕

  介質

  (GB50021-20**)規范指標

  試驗

  指標值

  (mg/L)

  本項判定結果

  干濕交替

  按干濕交替考慮

  微氯鹽

  含量

  Cl-(mg/L)

  <100

  弱

  100~500

  中

  500~5000

  強

  >5000

  根據上述水質腐蝕性判定結果,擬建場地的地下水對混凝土結構具弱腐蝕性;對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具強腐蝕性。

  入地故障電流計算

  3.1惠黎站規模

  惠黎站建設規模規劃如下:

  3.2入地故障電流及持續時間

  3.2.1入地故障電流的計算

  入地故障電流是分析接地系統安全指標的基礎。電力系統發生短路故障時,只有一部分短路電流經接地網流入大地,其余部分經變壓器中性點、與地網相連的架空地線、電力電纜的屏蔽層流回系統。

  入地故障電流為:

  (3-1)式中:

  Sf——分流系數,需要根據系統的結構計算得到;

  Cp——考慮到系統將來的發展的規劃系數,惠黎站的短路電流已給出,暫按常規取1;

  Df——衰減系數,與故障時延有關;

  If——接地故障對稱電流,kA。

  下表提供了對于不同的故障時延和*/R比值的衰減系數典型值。

  表3-1

  典型的衰減系數值

  故障時延tf(s)

  50Hz對應的周期

  衰減系數

  */R

  =10

  */R

  =20

  */R

  =30

  */R

  =40

  0.05

  0.10

  0.20

  0.30

  0.40

  0.50

  0.75

  1.00

  2.5

  5

  10

  15

  20

  25

  37.5

  50

  1.2685

  1.1479

  1.0766

  1.0517

  1.0390

  1.0313

  1.0210

  1.0158

  1.4172

  1.2685

  1.1479

  1.1010

  1.0766

  1.0618

  1.0416

  1.0313

  1.4965

  1.3555

  1.2125

  1.1479

  1.1130

  1.0913

  1.0618

  1.0467

  1.5445

  1.4172

  1.2685

  1.1919

  1.1479

  1.1201

  1.0816

  1.0618

  綜合變電站實際情況,Df取1.2在大多數情況下已有足夠裕度,因此取1.2。

  變電站內、外發生接地短路時,經接地網入地的電流可分別按下二式計算:

  (3-2)

  (3-3)

  式中:

  Ima*——發電廠和變電站內發生接地短路時的最大接地短路電流,kA;

  In

  ——發電廠和變電站內發生接地短路時流經其設備中性點的電流,kA;

  Sf1、Sf2——分別為廠站內、外發生接地短路時的分流系數。

  經計算,并結合《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》第14.1.1.3條的要求:“在新建工程設計中,校驗接地引下線熱穩定所用電流應不小于遠期可能出現的最大值,有條件地區可按照斷路器額定開斷電流考核”,遠景惠黎站站內最大入地故障電流按29.53kA考慮。

  3.2.2

  入地故障電流的持續時間

  根據規范要求,變電站的繼電保護裝置配置有2套速動主保護、近接地后備保護、斷路器失靈保護和自動重合閘時,t可按式(3-4)取值。

  (3-4)

  式中:tm——主保護動作時間,s;

  tf——斷路器失靈保護動作時間,s;

  to——斷路器開斷時間,s。

  根據本站設備容量配置,綜合考慮遠期擴建需求,經計算,接地設計中故障電流持續時間按0.4s考慮。

  3.3熱穩定校驗

  按GB50065-20**《交流電氣裝置的接地》,未考慮腐蝕時,接地線的最小截面應符合下式要求:

  式中:Sg——接地線的最小截面,mm2;

  Ig——流過接地線的短路電流穩定值,

  A;

  te——短路的等效持續時間,s;

  c——接地線材料的熱穩定系數,鋼取70,鍍銅圓鋼鋼取128,銅取210。

  注:關于熱穩定系數C的取值,技術說明如下:

  材料的C值取決于材料的導電率和最大允許溫度。銅覆鋼材料隨著銅層的腐蝕導電率有所下降,材料的C值也相應減小,但隨著系統規模及傳輸功率的增加,變電站短路電流水平卻會增加。因此,結合近遠期,確定合理的C值成為銅覆鋼材料截面選擇中的重要問題。

  1)IEEE規定的C值

  IEEE

  std80-2000列出了多種材料的熱穩定系數值,其中鍍銅鋼材料(新國標GB50065-20**中定義為銅覆鋼材料,以下統一為銅覆鋼)的最大允許溫度為1084℃,其熱穩定系數參照值為135

  mm2/(A·s1/2);鋼的最大允許溫度1510℃,其熱穩定系數參照值為123

  mm2/(A·s1/2)。

  經計算,C值如下表所示:

  表3.3-1

  IEEE規定的銅覆鋼C值

  材料

  材料導電率(%)

  Tm(℃)

  (

  mm2/A·s1/2)

  銅鍍鋼絞線

  40

  1084

  10.45

  189

  銅鍍鋼絞線

  30

  1084

  12.06

  164

  銅鍍圓鋼

  20

  1084

  14.64

  135

  鍍鋅鋼

  8.6

  419

  28.96

  68

  2)國標要求的C值

  GB

  50065-20**充分考慮到我國土壤類型的多樣性和腐蝕成因的復雜性,為保證銅覆鋼材料的適用性,采取設計冗余量前置的方式,通過降低導體最大允許溫度,減小熱穩定系數取值,為導體截面積計算留出安全有效的設計冗余量,并最終確定了700℃、800℃、900℃的分檔對應要求,如表3.3-2所示。對照表3.3-1和表3.3-2可見:GB50065-20**規定的C值與IEEE相比已留有一定的裕度。

  表3.3-2

  GB

  50065-20**規定的銅覆鋼C值

  最大允許溫度℃

  導電率40%

  銅鍍鋼絞線

  導電率30%

  銅鍍鋼絞線

  導電率20%

  銅鍍鋼棒

  700

  167

  144

  119

  800

  173

  150

  124

  900

  179

  155

  128

  3)

  設計取值

  綜合考慮惠黎站土壤地質條件情況及地下水對金屬導體的腐蝕情況,建議按照GB50065-20**的列表取值,即導電率20%銅鍍圓鋼的C值取128

  。

  3.4土壤腐蝕性及鍍銅層厚度要求

  3.4.1

  按GB50065-20**《交流電氣裝置的接地》,接地裝置的防腐蝕設計,應符合下列要求:

  (1)計及腐蝕影響后,接地裝置的設計使用年限,應與地面工程的設計使用年限相當;

  (2)接地裝置的防腐蝕設計,宜按當地的腐蝕數據進行;

  (3)在腐蝕嚴重地區,敷設在電纜溝中的接地線和敷設在屋內或地面上的接地線宜采用熱鍍鋅,對埋入地下的接地體宜采取適合當地條件的防腐蝕措施。接地線與接地極或接地極之間的焊接點,應涂防腐材料。

  根據我國在20世紀50-60年代提出“以鋼代銅,以鋁代銅”的技術原則,與其他地區相同,西北電網系統330kV變電站接地網同樣采用鍍鋅扁鋼,因運行日久,產生不同嚴重程度的銹蝕,隨著電網規??焖贁U大,短路電流不斷升高,原有接地網逐漸不滿足運行要求,特別是在雷電或變電站近區短路電流的沖擊下,電位抬升對二次系統干擾嚴重,影響電網的安全可靠運行。

  西北地區某站鍍鋅扁鋼地網腐蝕圖

  根據場站所處區域,綜合考慮變電站不低于40年使用壽命因素,因此有必要考慮金屬在土壤中的腐蝕問題。

  3.4.2鍍銅層厚度的選擇

  GB

  50065-20**第4.3.6條規定:計及腐蝕影響后,接地裝置的設計使用年限,應與地面工程的設計使用年限相當。本項目變電站接地裝置的設計使用年限暫按40年考慮。因此,需根據防腐蝕要求,確定銅覆鋼的銅層厚度。

  (1)相關標準及規定要求的鍍銅層厚度

  GB

  50065-20**第4.3.4條規定:銅層厚度不應小于0.25mm。

  (2)根據土壤條件確定的鍍銅層厚度

  如6.1節所述,參考國內外研究成果,結合黃河站站址水文地質條件,銅層腐蝕率可取為0.002mm/a。按國標要求的最小鍍銅層厚度0.25mm校驗,即經過40年的全壽命使用期腐蝕,鍍銅層厚度剩余量為:0.25-0.002*40

  =

  0.13mm,滿足使用要求。

  3.5接地體截面選擇

  接地導體應具有良好的防腐能力并能重復通過大的故障電流,接地系統的壽命應不小于地面主要設備的壽命。一般至少要求30年以上使用壽命,惠黎變電站接地系統的使用壽命按40年考慮。

  電氣設備接地線的截面,應按接地短路電流進行熱穩定校驗。鋼接地線的短時溫度不應超過400℃,銅接地線不應超過450℃。根據熱穩定條件,在沒有考慮腐蝕時,接地裝置接地導體的截面不宜小于連接至該接地裝置的接地引下線截面的75%。

  接地材料采用鍍銅圓鋼,其接地引下線的最小截面為:

  其中:Ig取值29.53

  KA

  te取值0.4s

  C

  取值128

  計算可知,引下線最小截面積為145.91mm2,計及40年全壽命周期的腐蝕損耗,選直徑16、截面積201mm2鍍銅圓鋼。

  由于接地裝置接地導體的截面不宜小于連接至該接地裝置的接地引下線截面的75%。因此,主地網水平接地體的最小截面為:

  S

  =145.91mm2×0.75=109.43mm2

  主地網水平接地體選直徑13.2、截面積136.84mm2鍍銅圓鋼。

  3.6接地體連接方式

  變電站的接地網金屬導體存在著大量的連接,只有可靠的、牢固的連接才能保證接地網的運行可靠性。

  (1)傳統的鋼接地體連接

  鋼接地體之間的連接均為傳統的電弧焊接方式,高溫電弧會破壞接地體接頭部位的鍍鋅層,有可能導致點腐蝕的出現,嚴重影響接地體的壽命。此外,電弧焊接連接不是真正的分子性連接,焊接點對于接地體的導電性能也有影響。

  并且焊接都只是表面搭接,內部并沒有熔合,接頭不致密,性能只比壓接和螺栓連接略好,焊接接頭的性能還要取決于操作技術工的熟練程度,

  (2)銅接地體連接

  銅接地體主要有以下兩種種連接方式:

  方式一:銅銀焊接法

  扁銅條與扁銅條之間、扁銅條與裸銅絞線之間、裸銅絞線與裸銅絞線之間的連接都可以使用銅銀焊連接法,常用的銅銀焊接有乙炔焊、電弧焊等,但焊接都只是表面搭接,內部并沒有熔合,接頭不致密,性能只比壓接和螺栓連接略好,焊接接頭的性能還要取決于操作技術工的熟練程度,特別是銅焊,即使是持有特殊工種上崗證,也比較容易出現一些焊接缺陷,無法從表面觀察合格與否。使用銅焊時,尤其是大截面導體的銅焊,對于現場的操作和施工環境有比較高的要求,但是電力工程接地系統都是在野外,施工環境惡劣,無法滿足銅焊所需的焊接環境?;谝陨显?,銅銀焊連接法在電力工程接地系統實際施工中很少應用。

  方式二:放熱焊接法

  放熱焊接利用活性較強的鋁把氧化銅還原,整個過程需時很短(僅數秒),反應所產生的熱量足以使被焊接的導線端部融化形成永久性的分子合成。銅基放熱反應的公式是:

  3Cu2O+2Al→Al2O3+6Cu+熱量

  (2-4)

  放熱焊接接頭的特性:外形美觀一致;連接點為分子結合,沒有接觸面,更沒有機械壓力,因此,不會松弛和腐蝕;具有較大的散熱面積,通電流能力與原導體相同;接頭電阻低,能承受故障大電流沖擊,不至熔斷。

  放熱焊接可以完成各種導線間不同方式的連接,如直通型、丁字型、十字型等;還可以完成不同材質導線的連接。這種焊接方式操作簡單、焊接速度快,而且接頭的耐腐蝕性好、電阻低、連接可靠,在國際上獲得了大規模的應用。

  放熱焊接的優點:焊接方法簡單,容易掌握;無需外接電源或熱源;供焊接用的材料、工具很輕、搬動方便;焊接速度快捷,節省人工;從焊接頭的外觀上便能鑒定焊接的質量;可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼,包括不銹鋼及高阻加熱熱源材料。因此,在國外放熱焊接已通過UL標準嚴格論證,并被IEEE

  Std80大綱等規程中指定為接地導體的連接方式。

  4方案描述說明及計算:

  綜合考慮地網的使用年限、地網材料、接地電阻、地質情況、濕度溫度等自然因素的影響

  1、

  變電站主地網使用直徑13.2、截面積136.84mm2鍍銅圓鋼制成5米*5米的均壓網格地網;接地網的外緣閉合,埋設深度為0.8m。主地網外緣閉環水平導線敷設GEM25長效物理性柔性模塊,以增強降阻效果。

  2、在水平地網外緣閉合環上按8m的水平間隔設置36組單組深度為6.1m的鍍銅鋼棒垂直地極,每組垂直接地極由5根ф14.2mm,L=1.22m的鍍銅鋼棒棒組成,整個外緣閉合環垂直接地系統使用鍍銅鋼棒180根;垂直地極與水平地網采用放熱焊接連接;

  3、水平網內部分,根據設備設施的具體布置位置另設置了24組深度3.24m(水平地網導線0.8m埋深+2*1.22m棒深)的接地泄流垂直地極,共計使用鍍銅鋼棒垂直地極48根。

  4、設計資料不全,暫時按這個方案計算。

  采用水平復合主地網方案的相關計算如下:

  1

  水平均壓環接地電阻:

  (依據GB50065-20**)

  其中:ρ

  ——

  土壤電阻率500Ω.m

  A

  ——

  接地網面積

  81×68=5508m2

  Rs

  ≈

  3.369

  Ω

  均壓網外緣閉合環敷設GEM25柔性模塊輔助降阻后,接地電阻值降低為2.357Ω

  地網最外緣閉合環上布設的單組6.1m深垂直接地極接地電阻:

  (依據GB50065-20**)

  其中:ρ

  ——

  土壤電阻率

  500Ω.m

  ——

  單組垂直接地極深度

  6.1m

  d

  ——

  單根垂直接地極等效直徑

  1.42cm

  Rv

  =93.174Ω

  總計36組9.76m深垂直接地極并聯后,其接地電阻為:

  (依據BS7430-1991)

  =4.329Ω

  均壓閉合環網與垂直接地網并聯后的復合地網總電阻:

  其中:η

  ——

  并聯屏蔽系數,取1.25

  R總

  =

  1.908Ω

  附件:

  表1

  美國純銅土壤埋置試驗結果

  土壤編號

  埋置時間(年)

  平均腐蝕速度(mm/a)

  31

  13.7

  0.00030

  27

  16

  0.00043

  36

  16

  0.00068

  13.5

  0.0069

  5

  14

  0.0011

  7

  14

  0.0011

  9

  13.4

  0.0012

  26

  13.4

  0.00044

  30

  13.4

  0.00031

  41

  13.4

  0.00099

  47

  13.4

  0.0011

  6

  13.3

  0.00036

  10

  13.2

  0.0030

  24

  13.2

  0.00066

  1

  8.1

  0.0022

  20

  8.1

  0.0014

  8

  0.0010

  8

  8

  0.00076

  12

  8

  0.010

  13

  8

  0.00096

  14

  8

  0.0012

  15

  8

  0.00052

  16

  8

  0.0020

  17

  8

  0.0014

  18

  8

  0.0027

  19

  8

  0.0014

  22

  8

  0.0025

  23

  8

  0.0045

  25

  8

  0.00041

  28

  8

  0.0029

  29

  8

  0.0042

  33

  8

  0.0045

  34

  8

  0.00067

  35

  8

  0.0059

  37

  8

  0.0059

  38

  8

  0.0012

  40

  8

  0.0052

  42

  8

  0.00017

  43

  8

  0.021

  44

  8

  0.0025

  45

  8

  0.0010

  7.9

  0.00068

  32

  7.9

  0.0012

  表2

  美國純銅土壤埋置數據統計(共43種土壤)

  腐蝕速度(mm/a)

  0.0004-0.001

  0.001-0.004

  0.004~0.007

  0.007-0.021

  土壤數量

  17

  18

  6

  19

篇2:啤酒公司擴建廠房防雷接地施工方案

  啤酒公司擴建廠房防雷接地施工方案

  糖化間和發酵間為三類防雷設計,要求將建筑物樁基、構造柱、地梁、屋面及女兒墻柱內的主鋼筋做電氣焊接,利用建筑物內的鋼筋作接地裝置。設計要求將所有設備基礎內鋼筋、各種金屬管道與接地裝置連接在一起,構成由下至上的接地系統網,在糖化間屋頂還設有避雷帶和避雷針。接地電阻值設計要求均不大于1Ω。

  1、施工前的準備

 ?。?)加工好測試連接板。測試連接板用150mm×50mm×6mm鍍鋅鋼板制作。

 ?。?)加工好避雷針。避雷針采用鍍鋅圓鋼制作,長度為200mm。

 ?。?)將避雷帶用的鍍鋅圓鋼平直。

  2、施工技術要求

 ?。?)接地體(線)的焊接均采用搭接焊,焊縫飽滿、無夾渣。

 ?。?)搭接長度扁鋼為其寬度的2倍(且至少3個棱邊焊接);圓鋼為其直徑的6倍;圓鋼與扁鋼連接其長度為圓鋼直徑的6倍。

  3、施工方法

 ?。?)在樁基施工前將樁基內主鋼筋逐段焊接,由于樁基主鋼筋為Φ12mm,焊接長度應不小于72mm。

 ?。?)當將樁基施工完后,將樁頭上部的浮層鏟掉達到要求標高,露出樁基主鋼筋。在基礎承臺施工時將樁基主鋼筋與承臺內主鋼筋焊接。由于構造柱與承臺連為一體,構造柱主鋼筋也與承臺鋼筋同時施工,所以同時也將承臺主鋼筋與構造柱內、外側主鋼筋焊接。

 ?。?)在進行地梁施工時,將地梁內的主筋與構造柱和基礎承臺內主筋焊接。

 ?。?)在構造柱支模前,按圖紙要求從構造柱主鋼筋向室內方向引出接地扁鋼,以便以后將室內設備(或發酵罐環梁)接地;在±0.000向上300mm處埋設接地連接板,并將其牢固地焊接在構造柱主鋼筋上。

 ?。?)隨著構造柱的加高,將構造柱主鋼筋逐段焊接,以保證其導電性能。

 ?。?)當施工到屋面圈梁部位時,用Φ12mm圓鋼將圈梁與構造柱主鋼筋焊接。

 ?。?)當施工到屋面時,利用樓板頂主筋或通過附加Φ12mm圓鋼接到金屬屋面鋼架預埋件(或發酵罐圈梁)上,以便以后與屋面設備(或發酵罐)連接。

 ?。?)當施工到女兒墻時,將圈梁內主筋與女兒墻主筋焊接。

 ?。?)在女兒墻主筋上焊接避雷帶支架,高度為200mm,然后在支架上焊接避雷帶,避雷帶采用Φ12mm的鍍鋅圓鋼。

 ?。?0)按圖紙要求安裝焊接避雷針。

 ?。?1)將屋面的所有金屬物(如爬梯、管道或發酵罐等)用Φ12mm的鍍鋅圓鋼作電氣連接。

 ?。?2)焊接完成將所有焊點刷銀粉漆2遍。

  4、接地電阻測試

 ?。?)測試應選在連續晴朗3d后進行。

 ?。?)測量前斷開所有測試連接卡。

 ?。?)測量時應把電位極的位置水平移動三次,測量結果相近時,可認為測量正確。

 ?。?)接地裝置的接地電阻值應小于1Ω,否則應分析原因進行處理??刹捎迷黾咏拥貥O根數和在接地極土壤內添加降阻劑的方法減小阻值。

 ?。?)測試完畢,按要求填寫測試檢測紀錄作為永久性資料保存。

篇3:防雷接地裝置施工方案

  防雷接地裝置施工方案

  1施工程序

  2施工方法

 ?。?)將接地極下端加工成斜口或尖頭,接地極材質符合設計要求。

 ?。?)配合土建埋入接地極,或將接地極用大錘打入地下,接地極頂部距地面不小于500mm。

 ?。?)接地線之間采用焊接,焊接長度不小于2倍的扁鋼寬度(且至少焊接3個棱邊)當不宜做到3面焊接時,可以采用不小于240mm焊縫長的兩面焊接。

 ?。?)在埋入地下的接地極焊接部分除銹、去除殘流的焊藥,做防腐處理,地上部分刷黑色的調和漆。

 ?。?)接地線在穿過墻壁、樓板時加鋼管保護。

 ?。?)接地線焊接完成后,將土及時回填。

 ?。?)電氣裝置的接地以單獨的接地線與接地干線相連。

 ?。?)接地線跨越建筑伸縮縫、沉降縫時設補償器。

 ?。?)避雷針先在地面組合好,然后再安裝就位。

 ?。?)避雷針的接地網單獨設置,不與主接地網連接。

 ?。?0)接地網接地電阻的測量結果符合要求。

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