10kV電力系統(tǒng)配電設備的接地網(wǎng)設計

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摘  要：我國10kV電力系統(tǒng)配電設備的接地網(wǎng)設計直接關系到電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，對保障供配電系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行至關重要。尤其是隨著電力系統(tǒng)設備的逐漸復雜化，對接地網(wǎng)設計的要求越來越高，許多新的設計理念與技術措施陸續(xù)涌現(xiàn)。在這種情況下，探討如何做好10kV電力系統(tǒng)配電設備的接地網(wǎng)設計，具有積極的實際意義，本文將對10kV電力系統(tǒng)配電設備接地網(wǎng)設計的相關內(nèi)容展開論述，以期為有關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：10kV；電力系統(tǒng)；配電設備；接地網(wǎng)設計   隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對于電能源的依賴性在逐漸的增強，而10KV電力系統(tǒng)配電設備作為與用電終端相連的設備，它的穩(wěn)定性和安全性成為了供電保證最為重要的條件，配電設備的接地網(wǎng)設計對用電質(zhì)量的影響很大，并且直接關系到用電系統(tǒng)的安全運行。1接地網(wǎng)設計概述 接地網(wǎng)作為維護電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行，確保配電設備與運行人員安全的重要措施，需要我們在電力系統(tǒng)設計施工中予以重視。接地網(wǎng)連接配電設備接地、電纜屏蔽接地、監(jiān)控系統(tǒng)設備接地以及維護檢修臨時接地等各個部分，一旦接地網(wǎng)設計不合理，將可能導致接地網(wǎng)電位分布不均的情況，甚至造成設備與電纜絕緣損壞。 接地網(wǎng)作為一種隱性工程往往得不到足夠的重視，在實際工作中通常僅關注接地電阻測量結果，而非整個接地網(wǎng)設計的科學性與合理性。近年來由于電力系統(tǒng)的發(fā)展促使經(jīng)地網(wǎng)流散電流不斷增大，接地網(wǎng)設計的缺陷所引起的事故時有發(fā)生，不僅嚴重威脅到相關人員與設備的安全，而且給企業(yè)帶來惡劣的社會影響和經(jīng)濟損失。因此，我們需要從強化接地網(wǎng)安全性設計入手，重視接地網(wǎng)設計的各個環(huán)節(jié)，以妥善解決和避免出現(xiàn)接地系統(tǒng)故障問題。 2接地網(wǎng)設計內(nèi)容及原則 2.1 接地網(wǎng)設計相關內(nèi)容 首先，需要確定接地網(wǎng)入地電流。一方面，在計算接地網(wǎng)入地電流時需要充分考慮電力系統(tǒng)未來的發(fā)展，另一方面，故障電流經(jīng)過會在接地電阻產(chǎn)生壓降使電位升高，由于地電位升高受二次電纜與二次設備交流絕緣耐壓值影響，因此要考慮二次電纜芯線上產(chǎn)生的感應電位。 其次，需要調(diào)研接地網(wǎng)處的土壤地質(zhì)情況，了解接地網(wǎng)區(qū)域的土壤電阻率。一般是通過鉆孔來掌握土壤均勻情況和測量土壤電阻率，使用物探法勘探地質(zhì)結構可得到電阻率分布圖，還需要現(xiàn)場測試鋼等金屬在當前土壤環(huán)境下的腐蝕速率，以便于為接地網(wǎng)導體的材料選擇和設計提供準確的依據(jù)。 第三，需要合理確定接地網(wǎng)面積，增加接地網(wǎng)面積可有效降低接地電阻，其效果好于增加接地網(wǎng)導體。因此在確定接地網(wǎng)面積時，需要先考慮系統(tǒng)所處的位置情況，將電力系統(tǒng)的相關設施均包括在內(nèi)，將接地網(wǎng)設計為矩形或方形形狀。 第四，接地電阻的確定?！峨娏υO備接地設計技術規(guī)程》對電力系統(tǒng)接地網(wǎng)的接地電阻有明確具體的要求，通常≤0.5Ω，如果所處區(qū)域土壤電阻率較高，接地電阻要滿足規(guī)定要求的技術經(jīng)濟性不合理，可允許接地電阻≤5Ω，但需要采取電位隔離、均壓等措施來確保接觸電位差等滿足要求，并測繪電位分布曲線。 第五，合理確定接地導體尺寸。要根據(jù)故障電流大小來確定接地導體的具體尺寸，例如主要配電設備的接地導體尺寸應稍大，接地導體長度也應符合一定要求，以確保接觸電壓在安全容許值內(nèi)。由于跨步電壓一般小于接觸電壓，因此通常接地導體的長度計算以接觸電壓為依據(jù)，而且轉(zhuǎn)移電勢的限制難度較大，故多不以轉(zhuǎn)移電流來進行計算。確定接地導體長度和間距后，便可對接地網(wǎng)進行整體的布置，由于可以認為電流經(jīng)管道等設施入地，通常接地網(wǎng)導體的長度計算還要考慮深埋管道或是金屬材質(zhì)的基礎樁等設施，確?？傮w的導體長度和尺寸合理。 2.2 接地網(wǎng)設計原則 首先，為盡量降低接地網(wǎng)的接地電阻，可將地基鋼筋等金屬接地體納入接地網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，保證通流容量在容許值內(nèi)，接地網(wǎng)導體的分流效果滿足設計要求。 其次，為了避免電流過于集中，可基于自然接地物再以人工接地體作輔助補充，形成連續(xù)接地導體回環(huán)，從而控制接地網(wǎng)區(qū)域的高電位。并在回環(huán)內(nèi)沿著設備布置方向設置平行接地導體，縮短設備的接地連接。 第三，埋深通常在0.5m-1.0m，而間距保持在10.0m-15.0m，接地導體一般選擇圓鍍鋅鋼材質(zhì)，需確保水平接地導體搭接可靠，而垂直接地極可設置在主要配電設備處或避雷器附近，尤其是在高電阻率土壤條件下設置長垂直接地極效果很好。 3 接地方式的選擇與設計 在接地網(wǎng)的接地方式中，主要包括中性點不接地方式、中性點經(jīng)消弧線圈接地方式、中性點經(jīng)低電阻接地方式和中性點直接接地方式等。其中中性點不接地方式的優(yōu)勢在于發(fā)生單相接地故障時線電壓不變，因此三項設備可維持正常運行，缺點在于可能產(chǎn)生異常過電壓，而且在10kV配電網(wǎng)中需要每相對地電容值≤0.04μF方可確保人身直接觸及網(wǎng)絡不致傷亡，但實際上這一數(shù)值是難以實現(xiàn)的，漏電接地保護僅能防護間接接觸而無法防護直接接觸的安全。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的運行可靠性在所有接地方式中最高，發(fā)生瞬間故障時可自動熄弧，故障點對地電位低，單相接地異常過電壓小于2.8倍相電壓，且殘流過零后故障相電壓的幅值和恢復時間得到限制，有效的避免了接地電弧重燃，可在欠補償、全補償和過補償狀態(tài)下良好運行，不發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓，并且運行管理簡單，是最適合10kV電力系統(tǒng)配電設備接地網(wǎng)選擇的一種接地方式。中性點經(jīng)低電阻接地方式的繼電保護簡單，系統(tǒng)運行維護也十分簡單，而且單相接地異常過電壓不大于2.5倍相電壓，但綜合投資較高，供電可靠性較低，還可能嚴重干擾通信設備，且故障點對地電位高，容易導致安全事故。中性點直接接地方式投資省，單相接地故障情況下其他相電壓升幅最低，但對通信設備的干擾嚴重，單相接地電流大。 因此，在10kV中壓配網(wǎng)中消弧線圈接地形式的使用最為廣泛，當單相接地電容電流超過了允許值10A時，所有的中性點接地都可以使用這種方法來解決。但是如果電流超過150A時，電流中的諧波電流分量和有功電流分量可能大于10A，這就使消弧線圈接地不能對那部分電流進行補償，可使用經(jīng)低電阻接地運行方式。我們在進行設計的過程中要將消弧線圈的補償作用充分發(fā)揮，將節(jié)點電流的數(shù)值降到最小，這樣就算有殘余電流通過，接地電弧也可以自動熄滅. 我們通過調(diào)節(jié)電感參數(shù)可以使消弧線圈完成以下運行；在全補償狀態(tài)下，電流和系統(tǒng)的電容電流處于對等的關系，這時消弧線圈在接地過程中故障線路的電流等于故障殘余電流和電容電流之差，同時電流值不斷縮小，使接地保護的靈敏性不斷降低，這樣就會形成鐵磁諧振，需要加裝消諧裝置。當配電網(wǎng)在運行過程中發(fā)生改變，需要及時對消弧線圈進行調(diào)整，并且合理補償將補償時間縮到最短。 結束語 本文分析論述了10kV電力系統(tǒng)配電設備的接地網(wǎng)設計內(nèi)容和基本原則，并對接地方式的選擇與設計進行詳細分析，介紹了不同接地方式的優(yōu)缺點，認為經(jīng)消弧線圈接地方式最適用于10kV配電網(wǎng)，且當設備的單項電流小于10A的情況下可采取中性點不接地的方式，電流超過150A時建議使用經(jīng)低電阻接地運行方式。這些情況說明進行接地網(wǎng)設計時要全面考慮眾多因素，對不同接地方式進行選擇，以獲取最為合理的設計方案。未來我們在接地網(wǎng)設計中，還需要努力向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的方向努力，建設綠色接地網(wǎng)，以更好的保障安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對電力事業(yè)發(fā)展的要求。 參考文獻 [1]董秀清,楊炳元,金海望,劉洵宇,高科.10kV配電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的故障選線方法[A].內(nèi)蒙古電力技術.2012年04期  [2]賀鵬飛,張嘉星,郭秀娥.包鋼電網(wǎng)10kV系統(tǒng)中性點接地方式的思考[J].包鋼科技.2009年S2期 [3]穆大慶,尹項根,甘正寧.中性點不接地系統(tǒng)中單相接地保護的新原理探討[J].長沙電力學院學報(自然科學版).2005年01期