陆上升压站接地计算的介绍

在风电场升压站内，对于不同用途和不同电压的电气装置、设施，其保护接地、工作接地、过电压接地应使用一个总的接地装置。升压站接地设计时，接地电阻应符合相关规程规范的要求，同时降低接触电压和跨步电压以满足相关要求。

1.发电厂、变电所接地电阻要求

（1）有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求：

图8-6　电解地极施工方式示意图

图8-7　电解地极降阻接地示意图

1）一般情况下，接地装置里的接地电阻应符合

式中　R——考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；

I——计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。

2）当接地处的接地电阻不符合式（8-18）要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω。

（2）不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应符合下列要求：

1）高压电气装置与发电厂、变电所电力生产所用低压电气装置共用的接地装置应符合

且　　R≤4Ω

2）高压电气装置的接地装置，应符合

式中　R——考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；

I——计算用的接地故障电流，A。

2.配电电气装置的接地电阻要求

（1）工作于不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统、向建筑物电气装置（B类电气装置）供电的配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合下列要求：

1）与B类电气装置系统原接地点共用的接地装置。配电变压器安装在由其供电的建筑物外时，应符合

式中　R——考虑到季节变化接地装置的最大接地电阻，Ω；

I——计算用的单相接地故障电流。

消弧线圈接地系统中I为故障点残余电流，最大接地电阻不应大于4Ω；配电变压器安装在由其供电的建筑物内时，不宜大于4Ω。

2）非共用的接地装置，应符合式（8-18）的要求，但不宜大于10Ω。

（2）低电阻接地系统的配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合。

3.接触及跨步电压要求

（1）在110kV及以上有效接地系统和6～350V低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电压和跨步电压不应超过下列数值

式中　Ut——接触电压，V；

Us——跨步电压，V；

ρf——人脚站立处地表面的土壤电阻率，Ω·m；

t——接地短路（故障）电流的持续时间，s。

（2）在3～66kV不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统，发生单相接地故障后，当不迅速切除故障时，此时发电厂、变电所接地装置的接触电压和跨步电压不应超过下列数值

4.接地网的布置

升压站接地装置常采用方孔网格状布局，根据升压站位置及占地面积情况进行适当的接地网布置，同时进行接触电势和跨步电压的校核。升压站接地电阻除了与土壤电阻率有关外，另一个主要决定因素就是接地网的面积。接地网布置可采用两种方法：①等间距布置；②不等间距布置。在同等情况下，不等间距布置所需的接地材料比等间距布置方案要省30%左右。

等间距接地网布置较容易理解，下面介绍不等间距的接地网均压带的布局，布局方法见表8-2。

表8-2　接地网不等间距布置网孔边长为网边长百分数

注　由于布置对称，表中只列出一半数值

5.发生故障时的计算(www.xing528.com)

发生接地故障时，接地装置的电位、接触电压和跨步电压的计算方式如下：

（1）接地装置的电位的计算。

式中　Ug——接地装置的电位，V；

I——计算用入地短路电流，A；

R——接地装置的接地电阻，Ω。

图8-8　接地网的形状

（2）均压带等间距布置时，接地网（图8-8）地表面的最大接触电压、跨步电压的计算。

1）接地网地表面的最大接触电压，即网孔中心对接地网接地极的最大电压，则

式中　Utmax——最大接触电压，V；

Ktmax——最大接触电位差系数。

当接地极的埋设深度h=0.6～0.8m时，Ktmax为

式中　Kd、KL、Kn、Ks——系数。

对30m×30m≤S≤500m×500m的接地网，Kd、KL、Kn、Ks为

式中　n——均压带计算根数；

d——均压带等效直径，m；

L1、L2——接地网的长度和宽度。

2）接地网外的地表面最大跨步电压为

式中　Usmax——最大跨步电压，V；

Ksmax——最大跨步电压系数。

正方形接地网的最大跨步电压系数为

式中　h——接地极的埋设深度；

T——即跨步距离，T=0.8m。

对于矩阵接地网，n值为

（3）均压带不等间距布置时，正方形或矩形接地网地表面的最大接触电压和最大跨步电压的计算。

接地网不等间距布置方式参见表8-2，网孔边长为网边长百分数。

接地网地表面最大接触电压仍采用式（8-25）计算，但Ktmax变为

式中各系数依次为

其中　　m=（n1-1）（n2-1）

式中　Ktd、Kth、KtL、、Ktn、Kts——最大接触电压的等效直径影响系数、埋深影响系数、形状影响系数、网孔数影响系数和根数影响系数；

n1——沿长方向布置的均压带根数；

n2——沿宽方向布置的均压带根数；

m——接地网孔数；

h——水平均压带的埋设深度；

L1、L2——接地网的长度和宽度。