变电站接地

一、 设计任务

电力局计划在一块300*350m的荒地上建一座变电站，变电站设计短路电流为10KA，同时考虑未来10年的发展，预计增加30%的容量，要求设计地网。

通过现场考查，该荒地土壤电阻率为=300m，周围还有若干电阻率在100m的区域。

要求：主站内部不允许用降阻剂。

附：降阻剂降阻率可按如下方式计算：

施加45Kg/m，电阻可按0.25R。计算，施加35Kg/m，电阻按0.35R计算。

二、 工程设计

本变电站的设计选用中性点直接接地的方式，其保护电阻的要求如下式：

Rd2000I

式中，Rd为最大接地电阻，单位为；I为流经接地装置入地的计算短路电流，单位为A。在本设计中用考虑到未来发展的最大电流Imax13000A来代替实际的I，可得：Rd0.1538。

1、 主接地电网设计

主接地电网选用水平矩形网格接地网的形式，将所给区域全部用上，矩形网格宽20m，长25m，接地体使用Φ25的普通圆钢，接地体埋深0.8米，变电站的主接地网的总接地电阻R1可以按下式估算：

R10.441S1

1L0.51S1

2s1300m*350m105000m式中，S为主接地网的总面积，单位为m，；

2

1L为接地体总长度，单位为m；1为土壤电阻率，单位为m，根据要求为

300m。最后可得，主地网的接地电阻：R10.4629，由于R1Rd，不满足

接地电阻的要求，且主站内部不允许用降阻剂，所以，必须考虑设计外延地网。

2、外延地网设计

主接地电网的接地电阻与外延接地电网是并联的关系，其关系表达式如下式所示：

R1R2Rdk

R1R2式中，Rd为总的接地电阻，R1为主接地电网的接地电阻，R2为外延接地电网的接地电阻，单位均为；k为地网的屏蔽系数,此处取k1.5。可得，

R20.1321。

外延地网也同主电网类似，选择水平矩形网格接地网形式。外延地网电阻由下式确定：

R2kf(0.442S22L)kf0.52S2

式中，S2为外延接地网的面积，单位为m2；L为外延接地网接地体总长度，单位为m；2为土壤电阻率，此处其值为100，单位为m；kf为施加降阻剂后的降阻率，此处选取施加45Kg/m 对应的值，即kf0.25。代入各已知值，计算得面积为50m2。故取外延地网为一片100*90的地域，同样选用水平矩形网格接地网的形式，矩形网格宽20m，长30m，接地体使用Φ25的普通圆钢，接地体埋深0.8米。

三、接地电网跨步电压和接触电压的校验

1、主电网跨步电压的校验

变电站电力设备接地装置上的跨步电压应不大于下值：

1740.71Uk

t式中，1为主接地电网的土壤电阻率，t为接地短路电流持续时间，此处取

值为1s。故Uk为384V。

对于接地网，均压带的计算根数n可按下式计算：

L01Ln2()()2

L04S1式中，L为主接地网水平接地体总长度，此处为15*300+16*350=10100m，L0为主接地网的外缘边线总长，此处为2*（300+350）=1300m，S1为主接地网总面积，此处为105000m2，带入公式，可得，n=16。

接地网最大跨步电势可按下式计算

UsmaxKsmaxUg

式中，Ksmax为最大跨步电位差系数，

Ksmax1.5a2lnn2a20.35n1.14h2hT/2h2hT/2S 3022/ln20.4S dh=0.1n

代入n值，得=0.4，又h=0.8m，T=0.8m，d=0.025m，计算得Ksmax=0.777，为0.0534，又U=2000V，故Usmax106.76V。由于Usmax2、主电网接触电压的校验

变电站电力设备接地装置上的跨步电压应不大于下值：

1740.171Ujt

式中，1为主接地电网的土壤电阻率，t为接地短路电流持续时间，此处取值为1s。故Uj为225V。

接地网的地表面的最大接触电位差，即网孔中心对接地网接地极的最大电位差的公式如下式所示：

UjcmaxkjcmaxUd

式中，Ujcmax为最大接触电压，单位为V；Ud为接地装置的对地电位，单位

为V；kjcmax为最大接触电压系数，其值可按下式计算：

kjcmaxkakLknks

式中，ka,kL,kn,ks均为计算系数，分别为：

ka0.8410.225lgd1.201kL1.00.776 0.1245nks0.2340.414lgS11.273kn0.076代入数据可得最大接触电阻kjcmax为380V。

可见接触电压不满足要求，可以采用铺设砾石和沥青混凝土的方法来处理该问题。

3、外延接地电网跨步电压的校验

考虑到外延接地电网的地面上方一般不会有电气设备，故不在考虑外延地网的接触电压问题，在此只考虑其跨步电压的计算校验问题。外延接地电网跨步电压的校验方法同主接地电网。

外延接地电网的跨步电压应不大于Uk步电压Ukbmax为66V，满足要求。

1740.72而计算得最大跨192V，

t四、接地电网热稳定性校验

根据热稳定的要求，接地体的截面积应满足下式

S75%Igct

式中，t为短路的等效持续时间，此处取1s；C为热稳定系数，此处选用钢材，故取值为70。计算得S139.29，Φ25的圆钢即可满足要求。

五、接地电网材料估算

主接地电网 外延接地电网 材料 圆钢 圆钢 类型 Φ25 Φ25 长度（m） 重量（t） 备注 10100 38.9 水平接地网用材 940 3.6 水平接地网用材 降阻剂 42.3 六、设计依据

《电气工程电气设计手册》

《交流电气装置的接地》

降低地网电阻 DL/T621-1997