十八项反措教材第十四章.doc
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防止接地网和过电压事故
总体情况说明
为了防止接地网和过电压事故,根据近年来相关技术标准、规范,以及近几年的一些接地网和过电压事故情况,修订防止接地网和过电压事故的反事故措施。
原文中所有引用电力行业标准《接地装置工频特性参数测量导则》(DL/T475—1992)之处,全部按最新标准修改为《接地装置特性参数测量导则》(DL/T475—2006)DL/T475—2006。
另外把正文中引用的标准《输变电设备状态检修试验规程》(DL/T393—2010)(执行状态检修的地区)、《电力设备预防性试验规程》(DL/T596—1996)(未执行状态检修的地区)提至前言部分说明,各地根据具体情况相应参照标准中具体条款执行。
本次修订将防止接地网和过电压事故措施分为六部分,即防止接地网事故、防止雷电过电压事故、防止谐振过电压事故、防止变压器过电压事故、防止弧光接地过电压事故、防止无间隙金属氧化物避雷器事故,反事故措施尽量按照设计、基建、运行三个不同阶段分别提出。
原反措中有关防止并联电容器组的过电压的内容在调整至第10章(防止串联电容器补偿装置和并联电容器装置事故防止电容器组事故)中体现。
根据目前电力系统的实际情况,金属氧化物避雷器基本完全取代阀式避雷器,因此,条文中取消了有关对阀式避雷器的反措要求。
条文说明
条文为防止接地网和过电压事故,应认真贯彻《交流电气装置的接地》(DL/T621—1997)、《接地装置特性参数测量导则》(DL/T475—2006)、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620—1997)、《输变电设备状态检修试验规程》(DL/T393—2010)、《电力设备预防性试验规程》(DL/T596—1996)及其他有关规定,并提出以下重点要求。
接地装置是保证电气设备安全、稳定运行的重要部件,准确测量变电站的接地阻抗是非常重要的,试验必须严格执行《接地装置特性参数的测量导则》(DL/T475—2006)中所规定的测量方法和要求。
在测量运行中的大、中型接地网的接地阻抗时,应尽可能消除地网中电压和电流的干扰,近几年变频技术的应用可有效地消除系统中干扰电压和干扰电流的影响,可准确的测量大中型接地网的接地阻抗。
条文14.1防止接地网事故
条文14.1.1设计、基建应注意的问题
条文14.1.1.1在输变电工程设计中,应认真吸取接地网事故教训,并按照相关规程规定的要求,改进和完善接地网设计。
应采用实测土壤电阻率作为接地设计依据,土壤电阻率测量应采用四极法,如条件允许,变电站土壤电阻率测量最大的极间距宜取拟建接地装置最大对角线的2/3。
应应重点考虑接地装置(包括设备接地引下线)的最小截面,有高电位引外或低电位引内可能的,接触电压或跨步电压超过规程规定等问题,采取隔离措施,采取相应措施。
以及接触电压或跨步电压超过规程规定的解决措施等问题。
条文14.1.1.2对于110kV及以上新建、改建变电站,在中性或酸性土壤地区,接地装置选用热镀锌钢为宜,在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区,宜采用铜质、铜覆钢(铜层厚度不小于0.8mm)或者其他具有防腐性能材质的接地网。
对于室内变电站及地下变电站应采用铜质材料的接地网。
110kV及以上变电站随着供电可靠性要求的日益提高,对110kV变电站接地网的可靠性要求也逐步提高。
本条款所要求对象界定为新建、改建变电站,对已运行变电站不做要求。
根据国家电网公司部门文件《关于进一步规范输变电工程接地设计有关要求的通知》(基建设计〔2011〕222号)中第二条新增内容:
“在中性或酸性土壤地区,接地装置选用热镀锌钢为宜,在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区,宜采用铜质、铜覆钢或者其他具有防腐性能材质的接地网,具体应根据站址的土壤腐蚀特性确定”。
钢质材料在土壤中容易遭受腐蚀。
虽然铜材价格较贵,但是综合考虑到铜质材料的耐腐蚀性较钢质材料好,缺点就是价格较贵,但是铜质材料的热稳定系数远大于钢质材料,且使用寿命长,因此对于同样的短路电流水平来说所需要的材料也相对少,因此对于110kV及以上重要变电站要求,在钢质材料腐蚀严重时,宜选用铜质材料的接地网。
由于室内变电站及地下变电站的接地网难以进行接地网改造,所以要求“室内变电站及地下变电站应采用铜质材料的接地网”。
条文14.1.1.3在新建工程设计中,校验接地引下线热稳定所用电流应不小于远期可能出现的最大值,有条件地区可按照断路器额定开断电流考核;接地装置接地体的截面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面积的75%。
并提出接地装置的热稳定容量计算报告。
近几年随着国民经济的发展,电网容量不断增加,各地区的原设计接地装置热容量不满足实际运行容量要求的矛盾越来越突出。
2005年版《十八项反措》中“所在区域电网长期规划”往往不能适应电网的快速发展,所考虑裕度较小,接地网是隐蔽工程,扩容难度较大。
相对而言“按照断路器短路电流开断容量”是现有设备的所能承受的最大极限,裕度较大,可以满足电网长期发展的要求。
但是对于某些变电站(如终端变电站),短路电流较小,而设备按国家电网公司统一招标,开断电流值的要求较高。
故要求校验接地引下线热稳定所用电流是远期可能出现的最大值,对于短路电流较大且区域电网扩容迅速的地方宜按照断路器额定开断电流校核,其他地区不做硬性统一要求。
在发生短路故障时,流过接地引下线的电流是全部的故障电流,而地网干线有分流作用,流过主接地网干线接地引下线的电流是接地引下线主接地网干线的2倍或以上50%或者更小,本条文要求接地装置接地体的截面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面积的75%是考虑一定裕度。
关于设备接地引下线截面与主网干线截面的配合问题,参见根据《交流电气装置的接地》(DL/T621—1997)附录C。
,
接地线(接地引下线)截面的热稳定校验设备接地引下线截面与主网干线截面的配合原则如下:
根据热稳定条件,未考虑腐蚀时,接地线(接地引下线)的最小截面应符合式(14-1)要求
Sg≥Ig/c× (14-1)
式中
Sg ——接地引下线的最小截面,mm2;
Ig ——流过接地线的短路电流稳定值,A;
te ——短路的等效持续时间;
c ——接地线材料的热稳定系数,钢材:
70,铜材:
210。
根据热稳定条件,未考虑腐蚀时,接地装置接地极(主网干线)的截面不宜小于连接至该接地装置的接地线截面的75%。
条文14.1.1.4在扩建工程设计中,除应满足14.1.1.3中新建工程接地装置的热稳定容量要求以外,还应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核,不满足要求的必须进行改造。
工程扩建可能造成短路容量水平变化,目前在扩建工程中部分设计单位仅对新建扩建工程部分进行热稳定容量校核,对于由于工程扩建造成短路容量水平变化而对于原有接地网接地装置的影响未加以考虑,因此为了解决该问题,要求同时应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核,不满足要求的必须进行改造。
条文14.1.1.5变压器中性点应有两根与接地网主网格的不同边连接的接地引下线,并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。
主设备及设备架构等宜有两根与主接地网不同干线连接的接地引下线,并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。
连接引线应便于定期进行检查测试。
设备与主接地网连接存在的主要问题是接地引下线热容量不够和只有单根连接线,热容量不够的问题在14.1.1.3和14.1.1.4已经明确要求,对于当设备故障时,单根连接线接地引下线存在严重腐蚀造成截面减小严重或者出现问题非可靠连接时条件下,当设备故障时容易易造成设备失地运行的风险。
,带来的问题将会很严重。
因此变压器中性点应有两根与主接地网不同地点(地网主网格的不同边)连接的接地引下线,且每根接地引下线均应符合热稳定的要求,。
主设备指110kV及以上的断路器、TV、TA、CVT(换中文)、隔离开关、避雷器等。
连接引线要明显、直接和可靠,且便于定期测试、检查,应符合《交流电气装置的接地》(DL/T621—1997)的规定。
如截面(还应考虑防腐)不够应加大,并应首先加大易发生故障设备(如变压器、断路器、电压及电流互感器等)的接地引下线截面或条数。
[案例] 电网内曾发生过变压器中性点接地引下线由于热稳定容量不足导致在单相接地故障时烧断的情况,造成变压器失地运行而引起设备损坏的事故。
条文14.1.1.6施工单位应严格按照设计要求进行施工,预留设备、设施的接地引下线必须经确认合格,隐蔽工程必须经监理单位和建设单位验收合格,在此基础上方可回填土。
同时,应分别对两个最近的接地引下线之间测量其回路电阻,测试结果是交接验收资料的必备内容,竣工时应全部交甲方备存。
接地装置存在的问题之一就是施工未按照设计要求进行,造成接地装置埋深不够等问题,使得接地阻抗不合格或者接地装置易发生腐蚀,因此对于接地装置的施工应加强监理,隐蔽工程应经监理单位和建设单位验收合格后方可回填,并要求留有影像资料存档,同时在交接时要求进行接地引下线之间的导通测试,保证导通良好,测试结果应作为接地网交接报告的一部分交甲方存档。
条文14.1.1.7接地装置的焊接质量必须符合有关规定要求,各设备与主接地网的连接必须可靠,扩建接地网与原接地网间应为多点连接。
接地线与接地极的连接应用焊接,接地线与电气设备的连接可用螺栓或者焊接,用螺栓连接时应设防松螺帽或防松垫片。
考虑接地线与接地极的连接时,特别应注意检查焊接部分的焊接质量并做好防腐措施,当采用搭接焊接时,其搭接长度应为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。
接地装置在安装施工时,焊接质量一定要保证完好,否则会因焊接不好造成焊接处腐蚀速度加快,甚至在故障点时成为易断点,致使事故因接地不好而扩大。
各种电气设备与主接地网的连接,是各种电气设备安全、稳定运行的技术保障,若连接不良,将导致设备失地运行。
为保证扩建接地网与原接地网间等电位,必须多点连接。
条文14.1.1.8对于高土壤电阻率地区的接地网,在接地阻抗难以满足要求时,应采用完善的均压及隔离措施,防止人身及设备事故,方可投入运行。
对弱电设备应有完善的隔离或限压措施,防止接地故障时地电位的升高造成设备损坏。
短路电流引起的地电位升高超过2kV时,接地网应符合以下要求:
(1)为防止转移电位引起的危害,对可能将接地网的电位升高引向厂、站外或将低电位引向厂、站内的设施,应采取隔离措施。
例如,对外的通信设备加隔离变压器;向厂、站外供电的低压线采用架空线,其电源中性点不在厂、站内接地,改在厂、站外适当的地方接地;通向厂、站外的管道采用绝缘段,铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等。
(2)考虑短路电流非周期分量的影响,当接地网电位升高时,发电厂、变电站内的3~10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。
(3)应验算接触电位差和跨步电位差,对不满足规定要求的,应采取局部增设水平均压带或垂直接地极,以及铺设砾石地面或沥青地面等措施,防止对人身安全造成威胁。
(4)对有可能由于雷击造成发电厂弱电设备损坏事故发生的,应对其采取隔离措施或装设专用的浪涌保护器。
条文14.1.1.9变电站控制室及保护小室应独立敷设与主接地网紧密连接的二次等电位接地网,在系统发生近区故障和雷击事故时,以降低二次设备间电位差,减少对二次回路的干扰。
本条款提出对应于二次保护对接地网的要求。
敷设区域界定为控制室及保护小室。
条文14.1.2运行维护的有关要求
条文14.1.2.1对于已投运的接地装置,应每年根据变电站短路容量的变化,校核接地装置(包括设备接地引下线)的热稳定容量,并结合短路容量变化情况和接地装置的腐蚀程度有针对性地对接地装置进行改造。
对于变电站中的不接地、经消弧线圈接地、经低阻或高阻接地系统,必须按异点两相接
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- 十八 项反措 教材 第十四