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犧牲陽極保護法在鄲城趙寨110kV變電站接地網中論文
【摘要】鄲城趙寨110kV變電站建設的最終規模為:主變容量2×40MVA、110kV進出線4條、35kV進出線6條,站內占地面積4095m2。由于變電站處于工業園區附近,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,以延長接地網的使用壽命。
【關鍵詞】犧牲陽極保護法 接地網
一、目的和標準
1.主接地網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、依據規范、規程
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范》
4.SY/T0019—97《埋地鋼質管道犧牲陽極陰極保護設計規范》
5.電力工程電氣設備設計手冊》(電氣一次—接地裝置)
6.土壤電阻率f(根據當地土壤實際測量)
三、接地網的整體要求
1.接地網工頻接地電阻
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)電流持續時間,S按1S取。
3.設備保護接地:對站內變壓器中性點、充油設備和避雷器、進出線架構,要實行“雙接地”,并與水平地網的兩個不同點相連接,每根接地引下線均應符合熱穩定的要求
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.主接地網的接地布置和連接
(1)電纜溝的接地布置和連接
①沿電纜溝內敷設均壓帶,與主網距離1米左右,并每隔8米與地網主干線可靠的連接一次。
②一次設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計、布置和連接
①主控室、通訊室、高壓配電室、主變壓器等四周采用環形接地網,這些接地網與主地網之間的相互連接不應少于兩處。各主要分接地網之間宜多處連接。
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。
③進室接地線應在地面以上300mm處穿墻。
(3)避雷針及其接地裝置的接地設計、布置和連接
①獨立避雷針附近應設單獨的集中接地,與主接地網地中距離不小于3米,接地電阻不大于10歐。
②為加強分流,站內接地裝置應與線路的架空地線相連。
③配電裝置架構避雷針的接地應與主接地網相連。由連接點至變壓器接地點沿接地極的長度應不小于15米。
(4)地網采用方孔均壓地網,改善地網電位分布,以減少地面的跨步電壓和設備的接觸電壓
(5)接地網外緣應閉合,外緣各角應做成圓弧形,圓弧半徑不宜小于均壓帶距的一半
(6)接地網埋深0.8米
四、接地網參數的計算與校核
1.設計接地網的工頻接地電阻
Rn=0.5/√S
其中:S—站內設計水平接地網的總面積,m2
f—土壤電阻率,Ωm
計算結果要求小于要求值0.5Ω。
2.地面的跨步電壓和設備的接觸電壓校核
(1) 設計接地網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)設計接地網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Ksmax計算公式如下:
要求計算的Utmax、Usmax值均小于對應的Ut 、Us值。
3.設計接地網的熱穩定校核:
接地線和接地引下線,尤其是站內的水平接地網,不考慮腐蝕時,接地線的最小截面應符合下式要求:
Sg≥(Ig/C)*√te
式中:Sg—接地線的最小截面
Ig—接地短路電流穩定值
te—短路的等效時間,取1S;
C—接地線材料的熱穩定系數,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,根據熱穩定的要求, 接地線的最小截面積Sg
Sg≥(Ig/C)*√te=14785/70*√1 =211mm2
C—接地線材料的熱穩定系數,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,接地裝置設計壽命為45年。
4.犧牲陽極保護地網的取材
(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、根據該變電站的地質和土壤電阻率,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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