接地材料对大型水电站接地阻抗的影响

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1、接地材料对大型水电站接地阻抗的影响覃茂相中国能建广丙水电工程局有限公司摘要：随着电力行业的迅猛发展，电力系统的容量不断增加，发电厂、变电站的入地工频短路电流大幅升高，因此，对发电厂、变电站安全、稳定及经济运行的要求越来越高，接地系统的接地阻抗是一个十分重要的参数，接地阻抗值偏高会直接影响设备和人身安全，发电厂、变电站接地系统的降阻优化越来越受到人们的重视。木文依据某个大型水电站工程的接地系统设计研宄和定量分析计算，对接地材料对水电站接地阻抗的影响进行技术分析，从个人角度提出一些观点，希望能够为大型水电站接地系统设计提供一定

2、的参考。关键词：接地材料；大型水电站；接地阻抗1、绪论现行的水电站接地设施系统的作用是保证电气设备安全工作、维护水电站安全可靠运行和保障运行人员安全的主要措施。调查表明，我国曾发生多起由于接地系统的接地电阻未达到要求而导致的事故或事故扩大，这种事故不但经济损失巨大，而且对社会造成了严重的间接经济损失。根据统计，我国发生的因接地系统引起的事故损失，每次都在数百到数千万元，同时带来了更大的社会间接经济损失。当电流通过接地系统泄入地时，由于存在接地电阻，电流在接地电阻上的压降将引起地电位升高，可能使设备受到过电压的作用而损坏；同

3、时入地的电流在地中扩散时，在地面上出现电位梯度则使人体受到接触电压和跨步电压的作用，因此在接地系统的设计中，必须保证接地电阻、接触电压和跨步电压满足相关的规定。随着科技的高速发展，现代智能化管理的大型水电站逐步向超高大容量的模式发展，大型水电站的入地短路电流也大幅升高，为了保证电力系统的安全、稳定及经济运行，因此就更需要降低接地电阻值。而我国的水电站一般都建设在土壤电阻率很高的山区，导致了水电站接地问题的严重性。因此，为了确保水电站的安全稳定运行，提高供电可靠性，必须对这类问题进行专门的研究，提出相应的解决方案。2、接地网

4、络的结构目前，在发变电工程地网设计中基本上采用长方孔网络布置。对220kV开关站以1个间隔作为横向网络间距，而500kV开关站在每个间隔中间加1根均压条。横向网络间距从中心到地网边缘基本上相等，纵向间隔多是在设备附近敷设1根均压条，这样纵横成长方形的网络。为了改善地网电位分布，亦可将长孔接地网改为方孔接地网，将方孔接地网的均压带交叉点设在设备下方，这样短路电流沿接地引下线通过交叉点由4条通路向外扩散，减少了水平接地带的散流电感，使地网电位分布得到改善，局部电位升高有所缓和。对于大面积接地网，除土壤电阻率不均匀因素外，尚存在

5、接地网导体电感压降，地中电流趋表效应和邻近效应引起地面场强和电流密度分布不均匀所造成的地电位升高。从地网边缘到中心导体间距采用按负指数规律增加的方法不等间距布置的地网与等间距地网相比，能显著改善表面电位分布，降低接触电势和跨步电势，从而提高了地网的安全水平。同吋在同样的电压水平下节省了接地材料。3、材料对巨型接地网接地电阻的影响对于面积较小、联系紧密的变电站接地网，铜接地网和钢接地网的接地电阻基本相同。但是，对于水电站等巨型接地网，厂房、开关站、坝基、水库地网、以及地下洞群接地网的各组成部分距离数百其至上千m，而各部分之间

6、仅通过冇限的连接线形成总接地网，尤其是开关站出线场等短路事故易发区位于水电站接地系统的末端，故障电流在接地体上的流通路径很长，则铜接地网和钢接地网的接地电阻会相差很人。3.1均匀上壤中铜和钢对接地电阻的影响首先从理论上进行分析说明。铜材的电阻率仅为钢材的1/10,约为10-8Ωm,钢材的电阻率>10-7m。通常考虑腐蚀、通流容量和机械强度等因素，钢接地体一般截面为60mmX6mm的扁钢，铜截面为150mmX150mm的铜棒，这样，对于长度较短的接地材料，不论用钢还是用铜，其材料的内阻均可忽略，认为是等位体

7、，因此对于面积较小、联系紧密的变电站接地网，铜接地网和钢接地网的接地电阻基本相同。但是如果接地体长度很长（如lkm＞，则即使在直流下，60mmX6mm的钢电阻将达到0.2778Ω，而150mmX150mm的铜电阻仅为0.067&0mega;,如果考虑到工频下，钢的磁导率很高，钢和铜之间的阻抗差异将更大。由上面的分析也可以看到，当接地材料很长吋，材料的内阻己经可以和接地电阻接近了。此吋，对于钢接地网，由于材料内阻较大，更多的电流集中在电流注入点附近的区域入地，通过远处接地系统入地的电流较少，远处的接地系统利用率不

8、高。但对于铜接地网，由于材料内阻依然较小，很多电流通过接地系统从远端散流，远端接地系统利用率较高，接地电阻比较低。接地系统规模越大，相互之间的联系越不紧密，铜接地网和钢接地网之间的接地电阻差异越大。下面通过仿真计算进一步证明以上结论。设水电站接地网为lOOOmXIOOm,沿接地网长边方向平行布置的接地体