深圳雷晟为东莞市220kV立新变电站地网改造设计方案

东莞市220kV立新变电站地网改造设计方案

• 概述

东莞220kV立新变电站，位于东莞市郊，地处丘陵山地，该站座在小山丘上，东南面形成坡梯度比站基低，原设计站内地网面积175×210=36750平方米，测得接地电阻为1.2Ω，第二次向东南面扩网，地网面积增加28100平方米，施工时打了25米左右深井接地孔39个，施放降阻剂45吨，投产前测试，测得接地电阻为0.435Ω, 达到设计要求。站基地质情况，地下黄土层平均厚度约为1－3米，沙土层2－5米，5米以下为风化岩层，平均土壤电阻率为700Ω.M左右，现站外地网扩网部份已被修建大楼挖基础全部挖掉。因此该站实际现有接地电阻值为1.2Ω左右，该站接地电阻基本回到扩网前的数值。

变电站接地电阻较高是不容勿视的，因为接地系统是维护电力系统安全可靠运行，是保障站内工作人员生命安全和设备安全根本保证的重要设施，万一该变电设备发生对地短路故障或因其它原因引起大电流入地，都会因地网接地电阻值较高，造成地电位异常升高，导致接地系统局部电位超过安全值，除了给工作人员安全带来威胁外，还会造成电缆皮环流增加，绝缓下降；地电位抬高还会导致中控室控制设备发生误动或拒动，会破坏监控监测设备而造成事故。据有关部门统计，因此发生事故，造成重大经济损失案例很多。

 

二、降低地网接地电阻方法

降低变电站接地电阻，目前世界上都从这两方面考虑， 根椐R=0.5ρ/√s公式，其中R为接地电阻，0.5为系数，ρ为土壤电阻率，S为地网面积，传统方法是扩大变电站面积来降低接地电阻；九十年代后，由于变电站设备先进，占地面积少，国际上发达国家开始研制用电解离子地极来改善变电站土壤导电性，从而达到降低ρ值，减少接地电阻值，人们俗称：“换土法” 。

分析立新站实际情况，土壤电阻率ρ＝700欧米，若用扩大面积来降阻，类似这种大量占地来降阻是很难实现的。这种方法一般用于ρ值较低的地方，ρ值高于350Ω.M就很难实现，而且大量占地扩网易被修路、建房等施工挖断，造成地网电阻值超标。

建议采用第二种电解离子降阻法，用电解离子地极埋于地下，通过改善土壤导电性能，使原导电性很差的土壤变为导电良好的土壤，从而降低ρ值，达到降低地网接地电阻R≤0.5Ω的目的，俗称：“换土法”，这种方法最适用于土壤电阻率较高的变电站降阻，一般350Ωm以上应用最为合适，既经济，脚踏实地效果显着，施工完成后，变电站基础土壤导电性能全部都巳改善，不怕修路和建房挖断地极，因为整个土壤导电性能已改善，良好导电性能，只要站内基础地网存在就行了。

 

三、项目说明

１、工程概况与要求：

东莞220千伏立新变电站地网改造工程

建设地点：东莞市郊

工程概况：

东莞220kV立新变电站原地网工程，2000年已按原地网设计方案完成施工，当时测得接地电阻为1.2Ω,后经第二次扩网，投产前测得接地电阻为0.435Ω, 接地电阻满足R≤0.5欧姆的要求。立新变电站，位于东莞市郊，地处丘陵山地，靠东南面（原扩网面）这面土壤电阻率低些，现第二次地网扩网部份被建大楼挖掉了，因此该站实际现有接地电阻基本回到扩网前的数值1.2Ω左右。该站地网急需降阻改造，改造措施应妥当，避免地网再次扩网被挖掉。

 

施工承包方式：

再次扩网采取包方案设计、包施工（施工完毕后保证该变电站的地网电阻值满足≤0.5欧姆）以广电集团测试所的检测报告为准，价格一次包死，不予调整，甲方按进度付款，竣工测试合格后一个月内结清工程款。

要求质量标准：满足国家施工验收规范，优质工程标准。

（1）、按规范要求，变电站投产前接地电阻值须达到0.5欧姆以内，以广电集团测试所的测量结果为准。

（2）、时间要求：要求施工单位在 一个月竣工。

（3）、甲方单位协调与变电站施工单位之间的关系。并委托相应站的监理工程师对地网扩网改造工程进行监理。

（4）、竣工资料：提供变电站地网施工有关情况的说明。

 

2、设计思想：

根据东莞供电分公司提供的资料和要求，结合我司现场勘察220千伏变电站地网扩网改造工程实际情况，进行技术分析：因这个变电站土壤电阻率高，地下平均土壤电阻率约为ρ=700ΩΜ；现有地网接地电阻为1.2Ω,地质结构表层1-3米为素土，3-5米左右均为砾质粘性土，由中粗粒花岗岩风化而成，约5米以下为强风化花岗岩层，呈半岩半土状；8米以上都为花岗岩石结构导电电阻率极高；考虑上述多方面原因，想办法改善这个区间粘土的土壤导电性能，降低土壤电阻率。采用DK电解地极离子降阻，能尽最大可能地改善这个区间砂质粘土质导电性能，降低土壤电阻率。

具体方法是在原地网格四周尽量靠近征地红线，每面打一到两口斜井，沿地表深度6米左右向站外延伸，四面共打4－8口斜井，总长度600米，每面井内等距放置相应数量的DK-AG电解地极，四面共放25套DK电解地极，用电解离子改善砂层导电性能，使砂质积层土形成良好的导电层，达到降阻的目的。

所用地极数量按以下公式计算：

公式：n=1/[（1/R₁）×R×k]

其中：

R为要求接地电阻值

R₁为1套DK-AG电解地极电阻值，R₁≈0.08ρ

n为电解地极套数

k为电解地极效应系数

当：ρ＜200Ω.m，k取3

200≤ρ＜500Ω.m，k取4

500≤ρ＜1000Ω.m，k取4.5

ρ≥1000Ω.m，k取5

 

3、设计依据

1、根椐DL475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》。

2、广东电力技术改进公司提供的资料和我公司现场勘察情况。

参照标准

本工程所采用的技术规范标准主要如下：

 

1、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》     GB50202-2002

3、《建筑地基处理技术规范》                 JGJ79-2002

4、《地下防水工程质量验收规范》             GB50208-2002

5、《混凝土结构工程施工质量验收规范》       GB50204-2002

6、《钢结构工程施工质量验收规范》           GB50205-2002

7、《木结构工程施工质量验收规范》           GBJ50206-2002

8、《砌体工程施工质量验收规范》             GB50203-2002

9、《建筑装饰装修工程施工验收规范》         GB50210-2001

10、《特细砂混凝土应用技术规程》            DB51/5002-92

11、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》 GB50242-2002

12、《建筑电气安装工程施工质量验收规范》     GB50303-2002

13、《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规范》 JGJ4-80

14、《建筑地面工程施工质量验收规范》          GB50209-2002

15、《工程测量规范及条文说明》               GB50026-93

16、《屋面工程质量验收规范》                 GB50207-2002

17、《组合钢模板技术规范》                   GB50214-2001

18、《钢筋焊接及验收规范》                   JGJ18-96

19、《水泥混凝土路面施工及验收规范》         GBJ97-87

20、《电力建设施工及验收规范》建筑工程篇     SDJ69-87

24、《建筑安装工程质量验收统一标准》         GB50300-2001

21、《通风与空调工程施工质量验收规范》       GB50243-2002

22、《地下工程防水技术标准》                 GB50108-2001

23、《电力设备典型消防规范》                 DL5027-93

24、《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》 GBJ149-90

25、《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》 GBJ147-90

26、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-92

27、《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》 GB50171-92

28、《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》               GB50172-92

29、《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》             GB50170-92

30、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》             GB50168-92

31、《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》  GBJ148-90

32、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》              GB50150-91

33、《电气装置安装工程施工及验收规范》                    GB50254～50259-96

34、《继电保护及安全自动装置检验条例》          （87）水电电生字第108号

等其它有关的规范和标准。

 

 

 

 

 

工程施工图：尽量靠近征地红线每面打一到两口斜井,四面共4－8口斜井，共600米。

（一）、可行性设计方案、施工图及工程预算。地极网格如下示意图：

 

                      

（图１）

 

１． 施工方案：用电解离子地极改善该站土壤导电性，在征地红线内，沿原地网四周围墙边向外延伸，每边间隔20m打一到两口斜井，每口井内等距放几套电解地极，共打4－8口井,安装25套专用电解地极，放8吨专用回填料,然后用扁钢与原地网连接起来。如图1,实际施工中根据现场情况可能有所调整（施工方案及工艺在施工文件内编写） 。

 

2、降阻原理：

站外按地下土壤平均电阻率为700Ω.M计算满足变电站地网电阻值设计值≤0.5欧姆的要求,需要埋放DK－AG电解地极用量计算如下：

公式：n=1/[（1/R₁）×R×k]

其中：

R为接地电阻值

R₁为1套DK-AG电解地极电阻值，R₁≈0.08ρ

n为电解地极套数

k为电解地极效应系数，取4.5

该土壤电阻率ρ=700Ω.m

DK-AG电解地极套数

根据n=1/[（1/R₁）×R×k] =1/[（1/（0.08×700）×0.5×4.5）

计算得：n=25套

 

（二）、工程材料：

序号	器材名称	型号及规格	单位	数量
1	降阻电解地极	DK—AG	套	25
2	专用回填料	DK	吨	8
3	热镀锌扁钢	50×5	米	1000
4	打深井		米	600