牺牲阳极保护法在郸城赵寨110kV变电站接地网中论文
【摘要】郸城赵寨110kV变电站建设的最终规模为:主变容量2×40MVA、110kV进出线4条、35kV进出线6条,站内占地面积4095m2。由于变电站处于工业园区附近,地势低洼,土壤对接地体有较强的腐蚀性,因此对接地装置的地下部分采用牺牲阳极保护法,以延长接地网的使用寿命。
【关键词】牺牲阳极保护法 接地网
一、目的和标准
1.主接地网接地装置的工频接地电阻不大于0.5Ω,独立避雷针的冲击接地电阻不大于10Ω。
2.接地装置的使用寿命不少于20年。
二、依据规范、规程
1.DL/T621—1997《交流电气装置的接地》
2.DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
3.GB50169—92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
4.SY/T0019—97《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》
5.电力工程电气设备设计手册》(电气一次—接地装置)
6.土壤电阻率f(根据当地土壤实际测量)
三、接地网的整体要求
1.接地网工频接地电阻
R=2000/I;
式中:I-入地短路电流。
2.接地装置跨步电压和设备接触电压允许值
Us=(174+0.7f)/ √t
Ut=(174+0.17f)/ √t
式中:Us—地面跨步电压允许值,V;
Ut—设备接触电压允许值,V;
f—地面土壤电阻率
t—接地短路(故障)电流持续时间,S按1S取。
3.设备保护接地:对站内变压器中性点、充油设备和避雷器、进出线架构,要实行“双接地”,并与水平地网的两个不同点相连接,每根接地引下线均应符合热稳定的要求
4.雷电保护接地:要在独立避雷针下加装3—5根垂直接地极
5.主接地网的接地布置和连接
(1)电缆沟的`接地布置和连接
①沿电缆沟内敷设均压带,与主网距离1米左右,并每隔8米与地网主干线可靠的连接一次。
②一次设备的接地引下线不得与电缆沟接地带(均压带)连接,也不宜悬空穿越电缆沟。
(2)控制室、通讯室、高压室、主变压器等的接地设计、布置和连接
①主控室、通讯室、高压配电室、主变压器等四周采用环形接地网,这些接地网与主地网之间的相互连接不应少于两处。各主要分接地网之间宜多处连接。
②高压室穿墙套管的接地宜在室外,且每组套管的接地线都要引至主干线。
③进室接地线应在地面以上300mm处穿墙。
(3)避雷针及其接地装置的接地设计、布置和连接
①独立避雷针附近应设单独的集中接地,与主接地网地中距离不小于3米,接地电阻不大于10欧。
②为加强分流,站内接地装置应与线路的架空地线相连。
③配电装置架构避雷针的接地应与主接地网相连。由连接点至变压器接地点沿接地极的长度应不小于15米。
(4)地网采用方孔均压地网,改善地网电位分布,以减少地面的跨步电压和设备的接触电压
(5)接地网外缘应闭合,外缘各角应做成圆弧形,圆弧半径不宜小于均压带距的一半
(6)接地网埋深0.8米
四、接地网参数的计算与校核
1.设计接地网的工频接地电阻
Rn=0.5/√S
其中:S—站内设计水平接地网的总面积,m2
f—土壤电阻率,Ωm
计算结果要求小于要求值0.5Ω。
2.地面的跨步电压和设备的接触电压校核
(1) 设计接地网的地表面最大接触电位差校核:
接地装置的电位Ug=I×Rn
接地网地表面的最大接触电位差Utmax=Ktmax×Ug
其中:最大接触电位差系数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)设计接地网的地表面最大跨步电位差校核
变电站地表面的最大跨步电位差Usmax=Ksmax×Ug
其中:最大跨步电位差系数Ksmax计算公式如下:
要求计算的Utmax、Usmax值均小于对应的Ut 、Us值。
3.设计接地网的热稳定校核:
接地线和接地引下线,尤其是站内的水平接地网,不考虑腐蚀时,接地线的最小截面应符合下式要求:
Sg≥(Ig/C)*√te
式中:Sg—接地线的最小截面
Ig—接地短路电流稳定值
te—短路的等效时间,取1S;
C—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
用牺牲阳极保护时,碳钢的腐蚀率最大值为0.01mm/年,对65×6扁钢,30年后的扁钢截面积
S1= (65-0.01×30)×(6-0.01×30)=64.7×5.7 =368.8mm2
取埋地碳钢的自然腐蚀速度为0.1mm/年,15年后的腐蚀为:0.1×15=1.5mm
15年后的扁钢截面积
S2= (64.7-1. 5)×(5.7-1. 5)=265mm2
取接地短路电流Ig为14785A, 短路的等效时间te为1秒,根据热稳定的要求, 接地线的最小截面积Sg
Sg≥(Ig/C)*√te=14785/70*√1 =211mm2
C—接地线材料的热稳定系数,钢接地体取70;
∵265mm2≥211mm2
∴ 水平接地极和接地线可选用65×6热镀锌扁钢,接地装置设计寿命为45年。
4.牺牲阳极保护地网的取材
(1)垂直接地极
∠50×5等边角钢,98根,长=98×2.5=245m
每根表面积为0.525 m2,总面积为51.5 m2
(2)65×5扁钢水平接地极
总长为1400米,总表面积为198.8 m2
(3)(水平+垂直)接地极表面积为198.8+51.5=250.5 m2
(4)镁合金牺牲阳极选用MAZ1-2套装组合件
A、根据该变电站的地质和土壤电阻率,取保护电流密度12mA/ m2,电流强度I
I=0.012A/ m2×250 m2=3A
B、需阳极块的重量W0
W0=IT(365×24)/(0.55×Ah)
= 3×30×(365×24)/(0.55×1100)=1303.21Kg
Ah=1100Ah/Kg,阳极电流效率为55%。
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