一、概述

接地的目的是保证人员安全和设备的安全以及设备的正常运行。沙漠地区土壤电阻率比较高,根据电站站址地勘报告,土壤电阻率值(土壤电阻率报告推荐值),可供敷设的地网面积,要求按照土壤电阻率计算,在站内能达到的最安全的接地电阻值。

二、参照标准

1.1  GB50169-2006     《接地装置施工验收规范》           中国国家标准

1.2  GB/T50065-2011   《交流电气装置的接地设计规范》     中国国家标准

1.3  DL/T621-1997     《交流电气装置的接地》         中国电力行业标准

1.4  DL/T5161、6-2002 《接地装置施工质量检验》       中国电力行业标准

1.5  ANSI/IEEE Std80-2000   《交流变电站安全导则》       美国国家标准

三、沙漠电站工程性质及特点

随着太阳能光伏电站的建设规模不断增加,地质条件也各不相同,沙漠电站降阻难度高、施工难度大等特点。

光伏电站的接地系统好坏直接影响到人身和设备的安全,如何正确合理的选择接地方法、防护方法和接地装置是保证光伏电站电力系统长期安全稳定运行,是电站运维工作中一项重要课程。

为了保证光伏电站的安全、稳定、可靠运行,必须着重解决以下五个方面的问题。

①.接地网的接地电阻问题

因为它直接关系到工频接地短路和雷电流入地时的地电位的升高。

②.接地网均压问题

特别是接地网的局部放电容易向电缆沟内的电缆产生反击,造成控制保护设备的误动或损坏而引发恶性事故。

③.设备接地问题

特别严重的是有的防雷设备,如避雷线、避雷器的接地不好,会产生很高的残压和反击过压。

④.接地线的热稳定

如果接地线的热稳定达不到要求,在接地短路电流流过时,就会把接地线烧断,从而造成设备外壳带电,还容易产生高压向控制线的反击。

⑤.接地网的防腐问题

由于接地装置长期在地下运行,运行条件恶劣,特别是有些光伏电站的接地网在一些潮湿或呈酸性土壤的地方最容易发生腐蚀。受到腐蚀的接地网的电气参数往往会发生变化,甚至会造成电气设备的接地与接地网之间、接地网各部分之间形成电气上的开路,因而引发电气故障。

四、技术要求

根据DL/T 621规范规定,通常情况下,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以下要求:

R≤2000/IG

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。

在该变电站中,入地短路电流I= KA。

因此可计算出接地电阻为R≤2000/I=2000/  KA= Ω。

由于电站接地条件恶劣,接地电阻很难满足R= 4Ω。一般情况下,光伏电站设计时多要求接地电阻不大于4Ω,但是沙漠电阻率很高,同样接地电阻很难满足R不大于4Ω。

根据设计规范:当接地装置的接地电阻不符合要求时,同时跨步电压、接触电势都应满足相关规定。

五、设计参数

1、根据沙土勘察报告,土壤电阻率值,Ω.m。

2、可使用地网面积,(m)2

3、年平均温度℃,全年结冰期;年降雨量mm,年平均相对湿度%,其中,降雨量主要集中月份,各月的降雨量mm;各月份相对湿度%,因此可以推断电站沙土电阻率一年之中变化。

六、方案设计

在对沙漠电站接地网的设计中,有两点问题:

1、沙漠的电阻率很高,需要额外添加降阻剂。

     添加降阻剂有两种方法:1.回填土 2.回填降阻剂。

2、开沟时沙场自动回填,开沟困难,所以必须开沟放线同时进行,做到接地网的铺设。

在对沙漠电站接地网的设计中,增大电站接地网面积会导致投资过大,在有限的区域使用采取地表层铺设水平网作为等电位均匀处理,并开机钻孔增设长的垂直接地体,每组接地极都配合降阻剂使用的方法来设计本接地降阻方案。

综合考虑电站接地网的使用年限、地网材料、接地电阻、地质情况、湿度温度等自然因素的影响,而在此类接地中,镀铜钢接地体是一个好的的选择。

在设计基础上进行模块化的选材,选用导电性高,防腐蚀性能强的镀铜钢接地线,根据图纸设计出符合现场实际情况的接地单元,进而对工厂下达定制的接地单元生产要求,在全部使用镀铜钢材料基础上,工厂将整个项目中的接地母线、引上线等单元在工厂预制,加工成不同的规格型号,并加以编号,为接下来的装配式建设做好前期工作。

在现场施工过程中使用放热焊接技术,可以实现接地线之间分子式的连接,有效杜绝了接地系统的均压问题,热稳定问题和点腐蚀问题。接地单元直接通过装配式组装和全场机械化的施工,实现开沟放线一体化作业,速度提高到传统施工的五倍,并有效的规避了由人工操作带来的不安全隐患。

根据规范,电站接地电阻要求小于4欧姆;采取提高表面接触电阻率的方式,使用增设长的垂直接地体。经校核,采取上述措施后,能满足等电位均压处理、接触电势和跨步电势的要求,接地电阻值为<4欧姆。

6.1  在电站内敷设水平接地网,接地网的外缘应闭合。

6.2  在水平网交点处及地网四周埋设垂直接地极,用于泄流用与降低接地电阻,同时防止跨步电压与接触电势。

6.3  镀铜钢与镀铜钢、镀铜钢与镀铜钢接地极之间的连接均采用放热焊接。

七、全新的接地系统与传统接地系统的性能价格比


八、总结

采用此方案计算得出接地网接地电阻R< 4,所以能满足平地电站接触电势和跨步电势的要求!

该地网水平网采用镀铜圆线,垂直接地极采用镀铜钢线,连接工艺采用放热焊接。因此,该地网能在保证在变电站安全运行的条件下,免维护使用30年以上。

真正做到一次操作安全无事故的全寿命接地系统。