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犧牲陽極保護法在鄲城趙寨110kV變電站接地網(wǎng)中論文
【摘要】鄲城趙寨110kV變電站建設(shè)的最終規(guī)模為:主變?nèi)萘?×40MVA、110kV進出線4條、35kV進出線6條,站內(nèi)占地面積4095m2。由于變電站處于工業(yè)園區(qū)附近,地勢低洼,土壤對接地體有較強的腐蝕性,因此對接地裝置的地下部分采用犧牲陽極保護法,以延長接地網(wǎng)的使用壽命。
【關(guān)鍵詞】犧牲陽極保護法 接地網(wǎng)
一、目的和標(biāo)準(zhǔn)
1.主接地網(wǎng)接地裝置的工頻接地電阻不大于0.5Ω,獨立避雷針的沖擊接地電阻不大于10Ω。
2.接地裝置的使用壽命不少于20年。
二、依據(jù)規(guī)范、規(guī)程
1.DL/T621—1997《交流電氣裝置的接地》
2.DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》
3.GB50169—92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》
4.SY/T0019—97《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護設(shè)計規(guī)范》
5.電力工程電氣設(shè)備設(shè)計手冊》(電氣一次—接地裝置)
6.土壤電阻率f(根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥缹嶋H測量)
三、接地網(wǎng)的整體要求
1.接地網(wǎng)工頻接地電阻
R=2000/I;
式中:I-入地短路電流。
2.接地裝置跨步電壓和設(shè)備接觸電壓允許值
Us=(174+0.7f)/ √t
Ut=(174+0.17f)/ √t
式中:Us—地面跨步電壓允許值,V;
Ut—設(shè)備接觸電壓允許值,V;
f—地面土壤電阻率
t—接地短路(故障)電流持續(xù)時間,S按1S取。
3.設(shè)備保護接地:對站內(nèi)變壓器中性點、充油設(shè)備和避雷器、進出線架構(gòu),要實行“雙接地”,并與水平地網(wǎng)的兩個不同點相連接,每根接地引下線均應(yīng)符合熱穩(wěn)定的要求
4.雷電保護接地:要在獨立避雷針下加裝3—5根垂直接地極
5.主接地網(wǎng)的接地布置和連接
(1)電纜溝的接地布置和連接
�、傺仉娎|溝內(nèi)敷設(shè)均壓帶,與主網(wǎng)距離1米左右,并每隔8米與地網(wǎng)主干線可靠的連接一次。
�、谝淮卧O(shè)備的接地引下線不得與電纜溝接地帶(均壓帶)連接,也不宜懸空穿越電纜溝。
(2)控制室、通訊室、高壓室、主變壓器等的接地設(shè)計、布置和連接
�、僦骺厥摇⑼ㄓ嵤�、高壓配電室、主變壓器等四周采用環(huán)形接地網(wǎng),這些接地網(wǎng)與主地網(wǎng)之間的相互連接不應(yīng)少于兩處。各主要分接地網(wǎng)之間宜多處連接。
②高壓室穿墻套管的接地宜在室外,且每組套管的接地線都要引至主干線。
�、圻M室接地線應(yīng)在地面以上300mm處穿墻。
(3)避雷針及其接地裝置的接地設(shè)計、布置和連接
�、侏毩⒈芾揍樃浇鼞�(yīng)設(shè)單獨的集中接地,與主接地網(wǎng)地中距離不小于3米,接地電阻不大于10歐。
�、跒榧訌姺至�,站內(nèi)接地裝置應(yīng)與線路的架空地線相連。
�、叟潆娧b置架構(gòu)避雷針的接地應(yīng)與主接地網(wǎng)相連。由連接點至變壓器接地點沿接地極的長度應(yīng)不小于15米。
(4)地網(wǎng)采用方孔均壓地網(wǎng),改善地網(wǎng)電位分布,以減少地面的跨步電壓和設(shè)備的接觸電壓
(5)接地網(wǎng)外緣應(yīng)閉合,外緣各角應(yīng)做成圓弧形,圓弧半徑不宜小于均壓帶距的一半
(6)接地網(wǎng)埋深0.8米
四、接地網(wǎng)參數(shù)的計算與校核
1.設(shè)計接地網(wǎng)的工頻接地電阻
Rn=0.5/√S
其中:S—站內(nèi)設(shè)計水平接地網(wǎng)的總面積,m2
f—土壤電阻率,Ωm
計算結(jié)果要求小于要求值0.5Ω。
2.地面的跨步電壓和設(shè)備的接觸電壓校核
(1) 設(shè)計接地網(wǎng)的地表面最大接觸電位差校核:
接地裝置的電位Ug=I×Rn
接地網(wǎng)地表面的最大接觸電位差Utmax=Ktmax×Ug
其中:最大接觸電位差系數(shù)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)設(shè)計接地網(wǎng)的地表面最大跨步電位差校核
變電站地表面的最大跨步電位差Usmax=Ksmax×Ug
其中:最大跨步電位差系數(shù)Ksmax計算公式如下:
要求計算的Utmax、Usmax值均小于對應(yīng)的Ut 、Us值。
3.設(shè)計接地網(wǎng)的熱穩(wěn)定校核:
接地線和接地引下線,尤其是站內(nèi)的水平接地網(wǎng),不考慮腐蝕時,接地線的最小截面應(yīng)符合下式要求:
Sg≥(Ig/C)*√te
式中:Sg—接地線的最小截面
Ig—接地短路電流穩(wěn)定值
te—短路的等效時間,取1S;
C—接地線材料的熱穩(wěn)定系數(shù),鋼接地體取70;
用犧牲陽極保護時,碳鋼的腐蝕率最大值為0.01mm/年,對65×6扁鋼,30年后的扁鋼截面積
S1= (65-0.01×30)×(6-0.01×30)=64.7×5.7 =368.8mm2
取埋地碳鋼的自然腐蝕速度為0.1mm/年,15年后的腐蝕為:0.1×15=1.5mm
15年后的扁鋼截面積
S2= (64.7-1. 5)×(5.7-1. 5)=265mm2
取接地短路電流Ig為14785A, 短路的等效時間te為1秒,根據(jù)熱穩(wěn)定的要求, 接地線的最小截面積Sg
Sg≥(Ig/C)*√te=14785/70*√1 =211mm2
C—接地線材料的熱穩(wěn)定系數(shù),鋼接地體取70;
∵265mm2≥211mm2
∴ 水平接地極和接地線可選用65×6熱鍍鋅扁鋼,接地裝置設(shè)計壽命為45年。
4.犧牲陽極保護地網(wǎng)的取材
(1)垂直接地極
∠50×5等邊角鋼,98根,長=98×2.5=245m
每根表面積為0.525 m2,總面積為51.5 m2
(2)65×5扁鋼水平接地極
總長為1400米,總表面積為198.8 m2
(3)(水平+垂直)接地極表面積為198.8+51.5=250.5 m2
(4)鎂合金犧牲陽極選用MAZ1-2套裝組合件
A、根據(jù)該變電站的地質(zhì)和土壤電阻率,取保護電流密度12mA/ m2,電流強度I
I=0.012A/ m2×250 m2=3A
B、需陽極塊的重量W0
W0=IT(365×24)/(0.55×Ah)
= 3×30×(365×24)/(0.55×1100)=1303.21Kg
Ah=1100Ah/Kg,陽極電流效率為55%。
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