10千伏配电变压器接地标准化的探讨

发表时间:2021/4/28   来源:《电力设备》2020年第33期   作者:赵智超
[导读] 摘要:提出10千伏配电变压器接地现状存在问题,按照规程从安装要求、材质要求两方面进行分析,提出配电变压器接地标准化安装模式。
        (咸阳供电分公司  陕西咸阳  712000)
        摘要:提出10千伏配电变压器接地现状存在问题,按照规程从安装要求、材质要求两方面进行分析,提出配电变压器接地标准化安装模式。
        关键词: 配电变压器;接地;标准化
        0 引言
        常用10千伏配电变压器共有三种接地,一是防雷接地,指高压避雷器的接地,其作用为一旦出现过电压,且危及被保护设备绝缘时,避雷器立即动作,将高电压冲击电流导向大地,从而限制电压幅值,保护电气设备绝缘。二是保护接地,指为了防止变压器外壳带电发生过大的对地电压危及人身安全而设置的接地。三是工作接地,指变压器低压中性点接地,其作用为降低人体接触电压;配合保护设备迅速切断故障;降低电气设备和输电线路的绝缘水平。仅由字面意思可见接地对于变压器运行的重要性。但在日常应用中,由于工作人员对配变接地装置不够重视,出现了许多安装错误,甚至已形成“习惯性”错误安装,造成了变压器烧毁,及至人身受到伤害的事件。日常工作中,配电变压器接地安装经常出现如下错误方式:
        一是避雷器下引线直接用横担代替。二是变压器三种接地没有采用“三位一体”接地,即没有采用变压器的防雷接地引下线、变压器的金属外壳和变压器低压侧中性点接在一起后接地。三是接地引线采用铝绞线或钢芯铝绞线。四是接地下引线与接地极在地上没有连接点。五是在变压器两侧支架杆各埋入一个接地极,接地极之间间距不够。(变压器支架杆之间距离为2-2.5米)
        以上常见问题大多是习惯性错误,发放《典设》及标准,认真的进行监督检查及考核即可改正,但在《典设》及《规程》中,未出现配变接地安装的一种明确模式,施工者凭借经验施工已成为一种通病,工程质量良莠不齐,验收人员无明确标准,所以笔者认为有必要对此进行研究,分析各种利弊,并形成一种明确的标准化安装材质及模式,特提出自己的想法及实践经验。
        1 接地装置的安装要求:
        首先,变压器防雷应采用“三位一体”接地,即变压器的防雷接地引下线、变压器的金属外壳和变压器低压侧中性点接在一起接地。其次,接地线接法要正确,应将避雷器的接地线直接与变压器的外壳连接,外壳再直接接地,而不允许将避雷器的接地线直接接地,然后再从接地桩另引一根接地线至变压器的外壳。否则,避雷器放电时有可能使变压器损坏。其原因为氧化锌避雷器5kA下的残压不大于50kV,避雷器的等值电阻为10Ω。一般配电变压器的工频接地电阻小于或等于4Ω,最大不超过10Ω(10Ω适用于100kVA及以下的配电变压器),它和避雷器的等值电阻几乎一致。当雷电流流过接地电阻R时必然会产生压降IR,同时雷电流流过避雷器时产生残压U5,两者叠加后一起作用在变压器绝缘上。如将避雷器的接地线和变压器的外壳连在一起后再接地,那么只有避雷器的残压U5作用在变压器主绝缘上,可避免叠加的高压损坏变压器绝缘。但是接地线和接地引下线上的压降IR会使配电变压器的铁壳向低压侧逆向闪络。因此,必须将低压侧的中性点连接在变压器的铁壳上,这样低压侧电位被提高了,铁壳与低压侧之间就不再发生闪络。
        2 《规范》对10千伏配电变压器接地材质的要求:
        2.1 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》( GB 50169—2006)第3.2.5 条规定:除临时接地装置外,接地装置应采用热镀锌钢材,水平敷设的可采用圆钢和扁钢,垂直敷设的可采用角钢和钢管。腐蚀比较严重地区的接地装置,应适当加大截面,或采用阴极保护等措施。不得采用铝导体作为接地体或接地线。当采用扁铜带、铜绞线、铜棒、铜包钢、铜包钢绞线、钢镀铜、铅包铜等材料作接地装置时,其连接应符合规范的规定。
        2.2  在日常使用中不同材质接地线的优缺点:
        2.2.1铜绞线、扁铜带。优点:美观,连接容易,便于施工;导电性能好;不易腐蚀。缺点:造价高,容易被破坏,易成为行窃者目标。
        2.2.2铜棒、铜包钢、圆钢等。优点:导电性能好;不易腐蚀。缺点:连接需焊接;不易于设备连接;造价高,铜金属易成为行窃者目标。
        2.2.3钢绞线。优点:便于施工,取材容易,不易腐蚀,能满足接地基本要求。缺点:与设备连接不易,目前通用做法为钢绞线做铜铝接线端子或铝接线端子,钢绞线硬度较大,容易发生端子断裂。工艺不美观。
        2.2.4铝绞线或钢芯铝绞线。优点:取材方便,便于做头连接,易于施工。缺点: 裸铝导体埋入地下较易腐蚀,强度低、使用寿命较钢材短且价格比钢材贵,《规程》规定不得采用铝导体作为接地体或接地线。铝材质熔点低,大电流或接地电阻较大时产生热量易熔断
        2.2.5镀锌扁钢。优点:工艺美观,便于连接,不易腐蚀,坚固耐用,且造价不高。缺点:连接方式最好用焊接,施工难度较大。
        2.3  材质优缺点比较:
        以上对各种材质比较,可明显看出钢芯铝绞线、铝绞线不符合规程要求,易熔、易破坏是其致命缺点,不允许作为接地线材质;铜绞线、扁铜带、铜棒、铜包钢造价高昂,且易成为窃贼目标,会造成更大损失,建议不要使用。钢绞线、圆钢与设备连接不方便,要使用异材质作接头,易形成原电池反应,建议不要使用。而镀锌扁铁连接方便、耐腐蚀、工艺美观、造价适合,虽然施工中需焊接,较为麻烦,但一劳永逸,可长期保证变压器正常运行,笔者建议以镀锌扁钢为标准化接地装置的材质。
 
        3  建议标准化接地装置的设计形式:
        3.1选材:选择4*40镀锌扁铁为连接线,其厚度为4mm,横截面积为160 mm2。据《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.6条扁钢接地体户外地上部分厚度不小于4mm,横截面积不小于100mm2,以上选型符合规范要求。
        3.2安装方式:避雷器横担下敷设4*40扁铁140mm。其中间纵向焊接4*40扁铁200mm后,沿变压器横向连接至变压器壳体接地螺栓;同时用软铜线连接变压器低压侧中性点和壳体接地螺栓;最后从壳体接地螺栓引接地线至接地极上引线。示意图如右,效果图如下:
 
        3.3注意事项:
        3.3.1接地体顶面埋设深度应符合设计规定。当无规定时,不应小于O.6m。角钢、钢管、铜棒、铜管等接地体应垂直配置。
        3.3.2垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍。我们日常使用的接地体一般为Ф50的镀锌铁管,其长度为2.5米,因此接地体之间间距不宜小于5m,禁止立杆时在变压器支架杆两侧各插入一根接地体。(因支架杆之间间距一般为2-2.5米,不符合规程要求。施工人员图省事经常采用此种施工方式。)
        3.3.3接地体敷设完后的土沟其回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等;外取的土壤不得有较强的腐蚀性;在回填土时应分层夯实。室外接地回填宜有100~300mm高度的防沉层。在山区石质地段或电阻率较高的土质区段应在土沟中至少先回填1OOmm厚的净土垫层,再敷接地体,然后用净土分层夯实回填。
        3.3.4接地体(线)的连接应采用焊接,焊接必须牢固无虚焊。接至电气设备上的接地线,应用镀锌螺栓连接;有色金属接地线不能采用焊接时。可用螺栓连接、压接、热剂焊(放热焊接)方式连接,用螺栓连接时应设防松螺帽或防松垫片。
        3.3.5采用扁铁接地一般用搭接焊,其搭接长度为其宽度的2倍(且至少3个棱边焊接)。
        4 结束语
        以上是笔者结合工作经验及参照各种《规程》、《典设》,综合形成的一种建议模式,希望以此抛砖引玉,获得专家及同仁的指导和批评指正。
        参考文献:
        [1]10kV及以下架空配电线路设计技术规程[M]。中华人民共和国国家发展和改革委员会,2005.02
        [2]电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[M]。中华人民共和国建设部,2006,11
        [3]张本礼《配电网运行与管理技术》[M]。中国电力出版社,2016.08
        [4]电力设备接地设计技术规程[M]。中华人民共和国水力电力部,1979.01
        [5]陕西省地方电力(集团)有限公司10kV及以下配电网工程典型设计[M]。中国电力出版社,2012,02
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: