高压变电站接地计算标准研讨.doc

高压变电站接地计算标准研讨2009-03-12 13:52:44??作者：郑子伟本文分析了电力行业标准DL/T 621-1997与国际标准IEEEstd80-2000在高压变电站接地计算的差别,指出电力行标在指导变电站接地设计中某些不足之处，以期今后标准修订时有所改进。??? 笔者在珠海2×700MW引进机组监理工作中接触到美国雷神工程公司设计的电厂220k V升压站接地设计。雷神公司引用IEEEstd80标准作为设计依据,其安全判据是最大接触电压(网孔电压)和跨步电压满足允许值。而岭澳核电站设计方阿尔斯通公司也是引用IEEEstd80标准。但我们国内设计都是按电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》（以下简称电力行标）。问题是IEEEstd80-2000《IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding》（以下简称国际标准）与“电力行标”的差异在哪里？ ?1? 设计的理念和程序的差异 ??? 国内设计按“电力行标”首先是侧重接地电阻。在高压变电站中性点直接接地的大电流接地系统中，一般情况下，接地装置的接地电阻R≤。有些部门干脆规定不能大于0.5欧姆。当土壤电阻率比较高的地区，无法达到上述要求时，“电力行标”规定可增大接地电阻，但不得大于5欧姆。并要探取隔离措施，让整个变电站接地系统悬浮起来（电气隔离），并验算接触电位差和跨步电位差。 ??? 而“国际标准”明确接地系统设计的判据是两条：一是提供一种手段使接地故障电流能释放到大地而不超越任何运行和设备的定额。二是保障在接地装置附近的人员免受故障短路电流的伤害。笫一点是由接地导体短时热稳定保证，而第二点是在变电站范围校验接触电压和跨步电压在安全的范围内。当然“国际标准”也指出接地装置对远端大地有低的接地电阻是可以限制接地故障时的地电位升GPR，而且指出对大型的系统变电站可限制在1欧姆左右，而对小型的配电系统站可以接受1-5欧姆。可见“国际标准”较“电力行标”在接地电阻的要求上是宽些的，而且不作为设计考核的标淮。它唯一考核的判据就是网孔电压（最大接触电压）和跨步电压不超越人体允许耐受的范围。笔者认为这更符合变电站接地设计的实际和目的。 ??? 2? 人体允许的安全的接触电压和跨步电压判据 ??? “电力行标”提出人体允许的接触电位差=和跨步电压差＝其中是人脚站立处地表面的土壤电阻率，t是接地短路电流持续时间S 。而“国际标淮”从99.5﹪人群耐受的电功率SB＝出发，对体重50㎏的人耐受电流＝和体重70㎏的人耐电流＝作为判据。推导出允许的接触电位差： ??? Etouch50＝（50㎏人体） ??? Etouch70＝（70㎏人体） ??? 和允许的跨步电位差： ??? Estep50＝（50㎏人体） ??? Estep70＝（70㎏人体） ??? 而Cs＝正是两个标准的最大差异，Cs既是土壤电阻率ρ和人站立地表层（0.08∽0.15m ）电阻率比值的函数，同时亦是人站立地表层高电阻率厚度的函数，这样一个衰减系数（Cs＜1）能正确反映不同变电站土壤和地表硬化处理程度的结果，因此“电力行标”应该是比较粗糙的、概念的人体安全的接触电位差和跨步电位差指标。而“国际标淮”显得更精细更个性化。 ??? 3? 笔者按“电力行标”和“国际标准”分别计算如下四个变电站接地装置： ??? 图一? n=6???????? ???????????? ????图二 n=6 ??? 图三? n=9 ??? 图四?? n=6 ??? 采用60×6mm的水平接地体。对图一、图二 L1＝50m? L2＝10m? 对图三L1＝75m? L2＝15m? 对图四L1＝120m?? L2＝15m ??? 对比计算结果，接地电阻计算两标准差异不大。但接触电压和跨步电压“国际标准”比“电力行标”普遍高些。特别是网孔电压（也就是最大的接触电压）相差达60﹪～80﹪。可见“国际标准”更严格些，这是符合它以网孔电压和跨步电压作为地网设计安全判据的要求。 ??? 4? 结论 ??? （1）IEEEstd80-2000是专门针对高压变电站接地设计安全的标准，它比电力行标DL∕T621-1997用在地网设计上是更专业、更实用。 ??? （2）“电力行标”提出的允许接触电位差和跨步电位差应该有进一步改进的必要。 ??? （3）高压变电站接地网设计不应盲目追求降低接地电阻。 ??? 参考文献： ??? （1）DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》 ??? （2）IEEEstd80-2000《IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding》