35千伏变电站接地网实用计算

尤英霹

（湛江天汇综合能源服务有限公司 广东湛江 524005）

摘 要:针对现有规程规范及工程实例中，35千伏变电站地网计算实例较少，大多数为110千伏变电站及220千伏变电站，且计算过程较为繁琐，通过工程实例介绍了35千伏变电站接地网的工程计算，并根据入地短路电流对接触电位差和跨步电位差的影响，对35千伏变电站接地电阻要求提出建议及相应的降阻措施。

关键词：入地短路电流；接地电阻；接触电位差；跨步电位差；降阻措施

Practical Calculation on Grounding Grid of 35kV substation

You Ying-pi

(Zhanjiang Tianhui Integrated Energy Service Co.，Ltd, Zhanjiang 524005,China)

Abstract：In view of the existing specifications and engineering examples, there are few examples of calculating 35 kv substations, most of which are 110 kv substations and 220 kv substations, and the calculation process is rather complicated, this paper introduces the Engineering Calculation of the 35kv substation grounding grid through an engineering example, and according to the influence of the short-circuit current entering the ground on the contact potential difference and the step potential difference, the requirements of grounding resistance of 35kv substation and corresponding measures of resistance reduction are put forward.

Key W ords：short—circuit current tO ground；ground resistance；touch potential diference；step potential diference;Resistance reduction

针对现有规程规范及工程实例中，针对35千伏变电站地网计算实例较少，且计算过程较为繁琐，通过工程实例介绍了接地网的工程计算，并根据入地短路电流对接触电位差和跨步电位差的影响，对35千伏变电站接地电阻要求提出建议，并提出相应的降租措施。

一、接地网电阻计算

根据某35千伏变电岩土勘察报告可知，该35千伏变电站站址岩土层由上至下主要为粉质粘土，中砂，粉质粘土。实测电阻率最大值为1115.0Ω.m，最小为862.3Ω.m，本期工程岩土电阻率ρ取平均值988.6Ω.m，其中变电站有效面积S为51*31=1581平方米。

该35千伏变电站35kV侧为中性点不接地方式，10kV侧为小电阻接地方式，因此该35千伏变电站的接地网入地对称电流为单相接地时，产生的容性电流。

本期10kV出线共计10回出线。根据该35kV变电站供电范围计算，新建变电站工程的10kV出线电缆选择300mm2的电缆。新建10kV线路电缆长度按现状平均长度按1.5km考虑，则本工程10kV线路均为电缆线路单相接地电容电流按照公式：

经计算10kV单相接地电容电流分别为34.84A。即Ig=34.84A。

1.1根据接地电阻简易公式：

接地电阻 ，带入可得R=12.43Ω。

2.2 规程要求不接地、谐振接地、谐振‐低电阻接地和高电阻接地系统，应符合下列要求：

1）接地网的接地电阻应符合下式的要求，但不应大于 4Ω ，且保护接地接至变电站接地网的站用变压器的低压侧电气装置，应采用（含建筑物钢筋的）保护总等电位联结系统：

≤4 （4.2.1‐2）

式中：Ｒ—采用季节变化的最大接地电阻（Ω）；

Ig—计算用的接地网入地对称电流（A）

=3.44Ω

结论：不满足要求。

措施：采用增加斜井方式，进行降阻。

二、接地装置的电位升计算（计算条件同上面接地电阻的计算条件）：

（参见 GB/T50065-2011 附录 B.0.4 条或 NB/T35050-2015 附录 B.0.1 条进行计算）

Ug=IgR

其中：Ig---入地对称短路电流，为34.84A

R---接地装置的接地电阻 12.43Ω

经计算可得Ug=IgR= 433.11(V)＜2000V,满足要求。

3. 最大接触电势的计算（计算条件同上面接地电阻的计算条件）

3.1 按照 GB/T50065-2011 附录 D 第 D.0.3 条进行计算

其中:Usmax--最大接触电位差

ρ--土壤电阻率，988.6Ω.m

IG--接地网入地对称电流，34.84A

Km--几何校正系数

Ki —接地网不规则校正系数

Ls---埋入地中的接地系统导体有效长度m

Lc---水平接地网导体的总长度，850m

LR---所有垂直接地极的总长度，2.5m*46 个=115m

Lr---每个垂直接地棒的长度，2.5m

Lx---接地网 x 方向的最大长度，51m

Ly---接地网 y 方向的最大长度，31m

D---接地网平行导体间距，6m

d---接地网导体直径，铜排40X4的等效直径为0.02

h---接地网埋深，h=0.8m

h0—参考深度，取 1m

Kh—接地网埋深系数，

Kii —因内部导体对角网孔电压影响的校正加权系数，=1 （无垂直接地极时 Kii= ）

n---矩形接地网一个方向的平行导体数 ,n=7.35

(如果进行简单估计，n= =7.35，n1=6和 n2=9为 x 和 y 方向的导体数)

代入计算可得

Ki=1.73,Km=0.71,LM=857.43,Ummax=49.63V.

3.2 按照 NB/T35050-2015 第 7.3.3、7.3.4 条进行计算

其中:Utmax--最大接触电位差，Ktmax---最大接触电位差系数

Kn--均压带根数对接触电位的影响系数；

Kd---均压带导体直径对接触电位的影响系数；

Ks---接地网面积对接触电位的影响系数；

KL--接地网形状对接触电位的影响系数。

当30mX30m≤S≤500mX500m时，Kd，Kl，Kn,Ks可采用下列方法计算：

n--接地网均压带根数；d--接地网均压带导体等效直径（m）;S---接地网面积（m²）；L1--接地网长度（m);L2--接地网宽度（m）。

代入得：Kn=0.18 ,Kd=1.22,Ks=0.9,Kl=1

因此Ktmax=0.20，Utmax=86.23V.

规程要求的接触电位差为Ut=50+0.05ρsCs

其中ρs为地表电阻率，Cs为表层衰减系数，本期取值1.079。

所以 : Ut=103.33V＞86.23V ＞49.63V，满足要求。

因此最大接触电压满足要求。

四．最大跨步电位差的计算

4.1 按照 GB/T50065-2011 附录 D 第 D.0.3 条进行计算

式中IG--接地网入地故障电流，本期故障电流取34.84A ；Ls--埋入地中的接地系统导体有效长度。

 2）发电厂和变电站接地系统的最大跨步电位差出现在平分接地网边角直线上，从边角点开始 向外 1 m 远的地方。对于一般埋深 h 在 0.25m～2.5 m 的范围的接地网，KS可按下式计算： 

代入计算可得，Ks=0.56, Ls=735.25,Us=45.12V

4.2 按照 NB/T35050-2015 第 7.3.5、7.3.6 条进行计算：

Usmax=KKUg=9.5%*433.11 V=41.15 (V)

根据规程，规程要求跨步电位差不应超过

Ut=50+0.2ρsCs

其中ρs为地表电阻率，Cs为表层衰减系数，本期取值1.079。

所以 : Ut=263.34 V＞45.12(V) ＞41.15 V，满足要求。

五．针对接地网接地电阻过大的解决办法：

采用打2口接地斜井，地网总接地核算如下：

1. 单个斜井接地极的计算公式：

R单斜= ,其中 L为斜井的长度，300米

K为深井中离子接地极降阻系数，为0.8

h为斜井的埋设深度，等效为8米

d为斜井的等效直径，为110mm

R单斜≈5.19Ω

R多斜=μ*N*R单斜=3.37 Ω，(其中μ取1.3，N取2)

所以R总=1/(1/R多斜+1/R原）=2.65Ω＜4Ω

能满足接地电阻小于4Ω。

同时，又根据规程

2.2 规程要求不接地、谐振接地、谐振‐低电阻接地和高电阻接地系统，应符合下列要求：

1）接地网的接地电阻应符合下式的要求，但不应大于 4Ω ，且保护接地接至变电站接地网的站用变压器的低压侧电气装置，应采用（含建筑物钢筋的）保护总等电位联结系统：

（4.2.1‐2）

式中：Ｒ—采用季节变化的最大接地电阻（Ω）；

Ig—计算用的接地网入地对称电流（A)

=3.44Ω

因此通过采取降阻措施后，能够使得该35千伏变电站接地电阻满足规程要求。

参考文献：

[1] GB50065-2011.交流电气装置的接地设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011年

[2] NB/T 35050-2015水力发电厂接地设计技术导则[S]北京：中国电力出版社，2015

[3] 李长益．接地网入地短路电流的计算[J]．江苏电机工程，1999，18(1):4-8．