理论教育 三峡水利枢纽工程接地优化方案

三峡水利枢纽工程接地优化方案

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:关键还是得看控制电缆和继电器等设备安全工作时所允许系统设备的最大对地电位。2)在左岸电站,副厂房等有可能对低压设备产生较高电位差的高程上,敷设1根铜带以减少地网电位差,防止反击。3)采用光纤传输三峡电站对外通信及左、右岸电站间通信线和信号线。只有接地电阻值足够低,才能保证发生故障电流时系统设备的对地电位不会对站内人员和设备安全造成威胁。

三峡水利枢纽工程接地优化方案

前面已经说过,如果变电站系统设备对地电位升高不超过2000V,就能保证现用的常规设备的安全。而完全建成后的三峡电站故障时的最大入地电流将达约33kA,接地电阻必须低至(2000/33000)Ω=0.06Ω,才能保障系统设备安全。为此,共需布置约70km2接地网(电阻率按1000Ω·m估算),这是不可想象的,根本不可能做到。

因此,必须降低接地电阻值要求,根据DL/T 621—1997《交流电气装置的接地》规定,如接地电阻不能降至0.06Ω,还可以通过技术经济比较增大接地电阻,但不得大于5Ω。但如将三峡电站的接地装置的接地电阻放宽至5Ω,那么,产生33kA的故障电流时,其对地电位的升高将高达(33000×5)V=165000V,产生的高跨步电压、接触电压足以致命,而且160kV的电位还会击穿控制电缆、击毁继电器等站内电气设备,严重威胁站内人身和设备安全。

因此,必须适当放宽接地电阻值要求,但也不能随意放宽,否则就会导致电站的安全运行得不到保障。那么,究竟取多大的接地电阻值才算合理呢?关键还是得看控制电缆和继电器等设备安全工作时所允许系统设备的最大对地电位。

一系列的实验研究证实,电缆可承受工频电压为15kV,继电器可承受工频电压为5.5kV,故电站接地装置的允许电位升高到5000V应该是容许的,只需将电缆的屏蔽层剥掉1cm就可以了。而且,5000V的对地电位也可以基本满足人身安全:最大接触电压直接符合要求,最大跨步电压只需作适当的处理也能满足要求。

这样,只需将接地电阻降至(5000/33000)Ω=0.15Ω以下,就能在各分厂所有机组同时运行时,保障设备的安全运行。

经过武汉大学长江水利委员会设计院等多位著名学者、专家的分析研究和试验论证,最终共计布置了高达100000000m2(相比于国内一般也就几千到一万多平方米的地面面积来说,这可是一个天文数字)的巨大面积的接地网,将接地电阻降至0.18Ω左右。但在旱季时电阻率最高,接地电阻值达到最大值0.2Ω,若此时左岸电站所有机组同时运行,故障电流将会达到33kA,这会导致系统电位升高(33000×0.2)V=6600V,超过了继电器5500V的承受限度,无法保障设备的安全运行。

但又不宜通过进一步降阻的方式来降低故障电流时地网电位的升高,为此,须在接地电阻值为0.2Ω的旱季里将左岸电站运行机组控制在11台以下,从而将故障电流控制在(5000/0.2)A=25000A以内,保证继电器等电气设备的安全运行。至洪水期,整体电阻率下降,接地电阻会降至约0.17Ω,能够承受更高的故障电流,此时可根据实测接地电阻值大小来增加运行机组台数,从而能有效地利用好洪水资源,提高发电量。(www.daowen.com)

当然,仅保障电缆、继电器等电气设备的安全运行还不够,还得采取进一步的均压、隔离等措施来进一步保障人身和其他一些设备的安全:

1)在82m高程地网边缘经常有人出入的通道处敷设与接地网相连的“帽檐式”均压带,以使跨步电压满足要求(接触电压已满足要求)。

2)在左岸电站,副厂房等有可能对低压设备产生较高电位差的高程上,敷设1根铜带以减少地网电位差,防止反击。

3)采用光纤传输三峡电站对外通信及左、右岸电站间通信线和信号线。不采用低压配电线路向电站外送电。左、右岸电站间仅有10kV厂用电有电气联系,且10kV电压等级的绝缘能耐压28kV水平。

4)接地装置区域内的金属管道应与接地装置多点连接,以避免在厂区发生危险;引出接地装置外的金属管道宜埋入地中引出。

由此可见,合理的低接地电阻值对电站安全运行是有重要价值意义的。只有接地电阻值足够低,才能保证发生故障电流时系统设备的对地电位不会对站内人员和设备安全造成威胁。如果不能通过降低接地电阻值的方式将系统设备对地电位控制在安全范围之内,则须将故障电流控制在较低的范围内,以保障系统设备电位足够低,不会对站内人员和设备安全造成威胁。但这样必须减少电站机组的工作数量,降低电站的工作效率,这会导致水力资源被浪费。

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