3         基本地质参数及地电阻率

3.1      厂区基本地质概况

根据文献[2]，巴拉水电站工程厂址区邻近花岗岩侵入体下游端，地下厂房置于花岗岩体内，距地层分界线约100m。尾水洞中段位于三叠系上统侏倭组第三段变质砂岩夹硅质千枚岩内，下段则置于第四段变质砂岩与绢云母板岩互层中。

花岗岩侵入体与三叠系第三段变质砂岩接触面呈混熔接触，总体倾向河床偏上游，地质构造形迹主要表现为小断层和挤压带。优势裂隙主要发育4组，规模不大、以闭合和无充填者居多，平硐揭示微新岩体内裂隙水平线发育率低于1条/m。

三叠系侏倭组变质砂岩、硅质千枚岩、绢云母板岩呈单斜构造，岩体中未见规模较大的断层穿越，构造特征以层间挤压破碎带为主，宽度一般0.2～0.5m。

厂区物理地质现象主要表现为岸坡风化卸荷、崩塌和滑坡，总体上岩石风化较弱。右岸岩体强卸荷水平深度20m，弱风化、弱卸荷水平深度63m。

地下水主要为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水，水质简分析结果表明侵蚀性CO₂含量超标，对混凝土具有轻微或中等腐蚀性。

3.2      地电阻率测试成果分析与结论

四川中水成勘院工程勘察有限责任公司受清源公司委托，于2012年7月24日~2012年8月3日期间，对巴拉水电站厂址区进行了电阻率测试，获取了测试区域岩石分布、裂隙分布情况、各岩层及地下水的自然电阻率、地下水水位、河水的电阻率等参数。

3.2.1    测试方法

厂址区电阻率测试包括地面区域的高密度电法测试，探测厂址区域内地面土壤及岩层的分布、覆盖层厚度及各层电阻率；由于公路开挖形成较高陡坎，对于纵向不能布置物探剖面的位置采用平硐地层电阻率测试，探测深部基岩电阻率、地下水位高程及地下水的自然电阻率；河水电阻率测试。

3.2.2    测试结果

根据文献[1]，整个测区内各部位电阻率变化范围见下表3-1。

从表3-1数据可以看出，除河水外，整个厂区枢纽基本均为高阻体花岗岩。洞群内花岗岩的电阻率变化范围是3000~8000，相差2.67倍，相对有关规范提供的数据，变化相对较小，在本报告计算中暂采用为4000Ωm；覆盖层电阻率范围为30~1000，在本报告计算中可暂采用为400Ωm。

4         接地网初步规划

4.1      接地网规划的基本原则

根据文献[1]，巴拉电站地下洞群网的地电阻率均在2000Ω·m以上，属高电阻率地区；仅河水电阻率为35~45Ω·m，属正常范围。电站厂区枢纽接地网的规划应依据以上实际情况进行合理布局，使接地材料性能得到充分的发挥，减少浪费，使接地系统的设计在满足电站人身与设备安全运行的前提下，降低接地成本。据次确定本电站接地系统规划设计的基本原则如下：

(1) 构造地下厂房洞群接地均压网。本区域的接地网原则上只是满足机电设备的接地连接要求，接触电势、跨步电压满足人身安全与规范要求。

(2) 由于地下洞群接地网区域地电阻率较高，因此为使全厂接地电阻达到控制值要求，可尽量利用水工建筑物中钢筋网等自然接地体，利用压力钢管及电站尾水洞等涉水区域，并将整个枢纽接地网连接成一个整体。

(3) 对500kV地面开关站接地网应采取措施，加强冲击电流的散流设计，对避雷器及避雷线引线区域布置适量的垂直接地极。

(4) 为尽量降低各部位之间的电位差，至少区域网之间的连接采用铜导体进行连接。

(5) 根据接地计算结果，研究是否采用引外接地深井等降阻措施。

4.2      电站厂区接地网初步规划

根据电站厂址区枢纽布置特点，厂区接地网布置分为以下几部分：

(1) 第一部分，地下洞群均压接地网。敷设洞群接地网，如地下主、副厂房，主变洞，尾水调压洞及尾水洞等；在敷设接地网的同时，充分利用自然接地体，如锚杆、引水压力钢管、蜗壳、肘管、尾水闸门槽以及遍步地下洞群的土建结构钢筋等，另对主变洞等区域设置垂直接地体，同时将该接地体直接与每台机尾水洞内的接地网进行连接，以加强散流。

(2) 500kV地面开关站。考虑到500kV地面开关站的实际位置条件及其重要性，且在开关站内布置有500kV联络变压器，楼顶出线平台安装有500kV避雷器，因此在在该区域除敷设水平接地网外，需要加强在该区域的散流。该区域接地网通过出线洞内导体与地下洞群接地网可靠连接，当500kV地面开关站发生单相接地短路时，使一部分短路电流能通过该导体回流到主变中性点；另外利用架设避雷线进行部分分流，使地面开关站位置在接地故障下的入地短路电流降低。

5         接地计算

5.1           入地短路电流及接地电阻控制值

根据《阿坝州脚木足河流域巴拉电站接入系统方案设计》，在500kV母线发生单相短路故障时，电站单相短路电流I_max= 16.89kA

5.1.1    入地短路电流计算

根据文献[5]，在厂内及厂外发生接地短路时，流经接地装置的短路电流分别为：

(a) 厂内发生短路时：I_g =(I_max－I_z)(1-K_f1)；

(b) 厂外发生短路时：I_g= I_z­*(1- K_f2­­)

       式中：

I_g ——  入地短路电流；

I_max —— 接地短路点的最大单相接地短路电流

I_z  ——  流经水电站变压器接地中性点的最大单相接地短路电流

                     K_f1 —— 接地网内短路是，避雷线的工频分流系数，估算可取0.5

K_f2 —— 接地网外短路时，避雷线的工频分流系数，估算可取0.1

实际I_g值取(1)、(2) 两式中的较大值。

对I_z取值不同，入地短路电流值就不同，对接地电阻的要求也就不一样。根据有关资料，对I_z值有以下几种处理方式。

(1) 按估算I_z值计算，I_z应为单相短路时流经变压器中性点的零序电流，即I_z≈I_max/3=5.63kA。结算结果如下：

(a) 厂内发生短路时：I_g =(I_max－I_z)(1-K_f1)=(16.89-5.63)(1-0.5)=5.63kA；

(b) 厂外发生短路时：I_g= I_z­* K_f2=5.63*即(1-0.1)=5.07kA

取大值I_g =5.63kA。

(2) 考虑最不利因素，在发生接地短路时，流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流I_z=0。结算结果如下：

(a) 厂内发生短路时：I_g =(I_max－I_z)(1-K_f1)=(16.89-0)(1-0.5)=8.445kA；

(b) 厂外发生短路时：I_g= I_z­* K_f2=0*(1-0.1)=0A

取大值I_g =8.445kA。

5.1.2    接地电阻控制值

5.1.2.1  按规范要求

根据文献[9]，有效接地和低电阻接地系统中，发电厂的接地电阻应满足下式要求：

      

       式中：

R ——  考虑到季节变化的最大接地电阻；

I_g ——  计算用的流经接地装置的入地短路电流；

据此，电站接地电阻的要求

(1) 按估算I_z值计算，

(2) 按最不利因素I_z值计算，

5.1.2.2  按地电位允许值为5000V计算

经实验研究表明，当地网的接地电位升高不超过5000V时，二次设备和电缆均是安全的。如国内三峡工程(参见文献[6])，在对某些典型电器元件进行试验与判断后，地电位升高按5000V考虑；天荒坪电站的计算地电位升高为6104V；国外也有地电位抬高到10000V仍然安全运行的例子。可见电站二次设备安全的最主要因素不是地电位抬高多少，而是电站内整个接地网各处的电位是否保持相等或差异非常小，从而在二次设备不出现高电位差。而非要将地电位升高限制在2000V以内，其技术上的必要性不大，经济上也不合算。

接地电位允许值按5000V计算时，接地电阻的要求为：

      

据此，电站接地电阻的要求

(1) 按估算I_z值计算，

(2) 按最不利因素I_z值计算，

5.1.2.3  按地电阻取值

根据上述计算，统计巴拉电站厂区接地电阻如下表：

巴拉水电站入地短路电流及接地电阻控制值(I_max=16.89kA)

表5-1

根据文献[1]，巴拉电站厂区的地电阻率较高，要实现前述接地电阻的要求较为困难，因此对巴拉电站厂区接地网的最大电位升高拟按不超过5000V控制；此外，流经水电站变压器接地中性点的最大单相接地短路电流按最不利因素考虑，即R≤0.592Ω。

综上，巴拉电站厂区接地网的接地电阻值最终取值可定为R ≤ 0.5Ω。

5.1.3    按工频暂态电压反击校验电站接地电阻控制值

根据文献[8]，在高电阻率地区，除验算接触电位差、跨步电位差外，应考虑短路时非周期电流的影响，要求3~10kV阀型避雷器不应动作。此时要求全厂工频接地电阻值为：

式中：U_gf  —— 3~10kV阀型避雷器工频放电电压下限值(kV)；查得41kV

             U_xge —— 电力网标称相电压(kV)，15.75/√3 kV；

             I      —— 计算用入地短路电流(kA)；根据先前计算，取8.445kVA。

由此计算得：

             

取值R ≤ 0.5Ω满足校验要求。

5.2           允许的接触电位差(E_j)、跨步电位差(E_k)计算

根据文献[8]，在大接地短路电流系统中，当电网发生单相接地或同点两相接地故障时，产生的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值：

      

式中：E_j     —— 接触电位差允许值 (V)；

             E_k   —— 跨步电位差允许值 (V)；

                —— 人脚站立处地表面的土壤电阻率(Ωm)；

             t        —— 接地短路故障的持续时间(s)；

由于主、副厂房，主变洞等主要厂区枢纽建筑物位于地下和室内，其地面为混凝土，因此可取ρ_b=3000Ωm；

t=主保护动作时间(取28ms)+断路器失灵保护动作时间(取300ms)+断路器全开断时间(取50ms)=0.378s，因此可取t=0.5s。

      则计算允许值如下：

      

5.3           接地电阻的计算

本电站接地网为分布复杂的立体接地系统，接地电阻采用分块计算，分为地下厂房和500kV地面开关站两部分，最后合并近似计算。

5.3.1    地下厂房洞群接地网接地电阻计算

地下厂房洞群接地网主要由上游调压室、压力钢管、主副厂房、主变洞、母线洞、尾闸及尾调室、交通洞、电缆竖井、出线洞、通风洞及尾水洞等接地系统组成。其中主副厂房、主变洞、母线洞等各层均敷设铜带接地均压网，充分利用地下引水及尾水管道、调压室、闸门槽等自然接地体。另对主变洞设置垂直/深井接地体，同时将该接地体直接与每台机尾水洞内的接地网进行连接，以加强散流。同时通过电缆竖井及出线洞与500kV地面开关站连接。这样，地下厂房洞群接地网与500kV地面开关站接地网连成一个整体，构成全厂接地网系统。

5.3.1.1  压力钢管、尾水隧洞

根据文献[7]，地下压力钢管或钢筋混凝土管，其接地电阻可按下式计算：

式中：  —— 钢管埋深处的岩石电阻率 (Ωm)；

h     ——  钢管平均埋深(m)；

                —— 钢管外径(m)；

   ——  钢管长度(m)；

(1) 压力钢管

各机组地下压力钢管的接地电阻计算见下表。

压力钢管接地电阻计算表

表5-2

(2) 尾水洞

尾水洞的岩石电阻率h=236.92m；则计算得：

5.3.1.2     电缆竖井

根据文献[7]，钢筋混凝土或钢板衬砌的地下竖井，其接地电阻可按下式计算：

式中：  —— 竖井四周岩石电阻率 (Ωm)；

   ——  竖井深度(m)；

                —— 竖井直径(m)；

对电缆竖井，根据厂区枢纽布置图，则计算得：

5.3.1.3     钢筋混凝土衬砌的地下式厂房

根据文献[7]，钢筋混凝土衬砌的地下式厂房，其接地电阻可按下式计算：

              

              

式中：  —— 地下厂房体积的等值直径 (m)；

 ——  地下厂房体积(m)；

                —— 地下厂房中心距地面距离(m)，；

               —— 地下厂房四周岩石电阻率(Ωm)；

根据厂区枢纽布置，钢筋混凝土衬砌的地下式厂房分为上游调压室、主副厂房、主变洞、母线洞、尾闸及尾调室、交通洞、出线洞、通风洞等，各部位的接地电阻计算见下表。

钢筋混凝土衬砌的地下式厂房接地电阻计算表

表5-3

5.3.2    500kV地面开关站接地网接地电阻计算

5.3.2.1  接地网初步设计及布置方式

巴拉电站500kV地面开关站内布置有联络变压器、500kV GIS楼、110kV GIS楼及地面副厂房。考虑到开关站的实际位置及其重要性，且在500kV GIS楼及110kV GIS楼顶均安装有线路避雷器，在出线上还设置有避雷线作为防直击雷的措施，因此在该区域除敷设水平接地网外，需要加强在该区域的散流。

根据电站厂区枢纽布置图，在开关站区域附近无敷设水下地网的条件，因此可考虑采取敷设垂直接地极或施工引外接地深井的措施。从文献[1]可知，虽然在开关站区域基础以花岗岩为主，但岩体受风化卸荷及雨水侵入影响，局部有电阻率较低区域，存在施工引外接地深井的可能性，但应考虑到与整个厂区枢纽接地网的距离控制在井深的1.5~2倍为宜，具体深井的位置可在下一阶段进行确定。对整个500kV地面开观瞻的接地网设计初步设想如下：

(1) 在保证全厂接地网工频接地电阻满足其控制值的前提下，500kV地面开关站接地网按均压网设计，采用40x5mm²铜排串连成不大于5x5m的网格作主接地网，并充分利用水工建筑物中的钢筋等自然接地体。

(2) 确保冲击电阻满足冲击电流散流的要求，使冲击接地电阻不大于10Ω。在次要求实在无法满足要求时，为了减小冲击电阻，必须作好水平接地，并利用出线洞内接地网与地下厂房洞群接地网可靠连接。

(3) 为更好地降低该区域的冲击接地电阻，视现场情况安装有约30支垂直接地极；选用长效降阻剂以降低工频接地电阻，减少与散流媒质的接触电阻。

(4) 在适当位置预留接地端子，以便在必要的情况下，可引外施工接地深井进一步降低接地电阻。

5.3.2.2  工频接地电阻计算

鉴于本区域的地电阻率也较高，500kV地面开关站的水平接地体原则上不采用降阻剂，因为即使使用降阻剂，对降低整个巴拉电站厂区枢纽的接地电阻效果甚微，而利用降阻剂增大的接地体外径在冲击电流的作用亦不明显。

500kV开关站接地网按以水平接地网为主，且边缘闭合的复合接地体考虑，由于该区域接地网对降低整个厂区枢纽的接地电阻影响不大，为便于计算，在计算工频接地电阻时仅考虑开关站底层接地网，这样，结果会趋于保守。

根据文献[9]，均匀土壤中水平接地极为主边缘闭合的复合接地极(接地网)的接地电阻，可按下式计算：

                                     

             

式中：  —— 任意形状边缘闭合接地网的接地电阻 (Ω)；

  —— 等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻(Ω)；

             S    —— 接地网的总面积(m²)；

             d    —— 水平接地极的直径或等效直径(m)；

             h     —— 水平接地极的埋设深度(m)；

  ——  接地网的外缘边线总长度(m)；

L   ——  水平接地极的总长度(m)；

                 —— 土壤电阻率(Ωm)；

根据测试报告，再根据巴拉电站500kV地面开关站布置图，估算各值如下：                

h=0.8m；            =370m；        

则计算如下：

                           

由计算可知，该区域阻值很高，不利于开关站接地短路时的散流，宜采取措施降低其接地电阻。

5.3.2.3  冲击接地电阻计算

500kV地面开关站接地网采用方形网孔设计，根据文献[8]，大型水平接地网的冲击接地电阻，可按下式计算：

             

             式中：  —— 土壤电阻率 (Ωm)，根据测试报告可知取4000；

此冲击电阻值高于10Ω的要求，鉴于该区域地电阻率较高，且接地网范围较大，若要采用其它方式降低土壤电阻率，并不经济。根据文献[8]，在高土壤电阻率地区，当要求作到规定的10Ω有困难时，允许采用较高的数值。但应将该区域内的避雷针、避雷线及避雷器等的集中接地装置均与主接地网相连，但接地装置与主接地网的地下连接点到35kV及以下电气设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。

5.3.3    引外接地深井接地电阻计算

根据文献[1]及电站厂区枢纽布置，为进一步降低巴拉电站厂区工频接地电阻，拟在500kV地面开关站沿河岸向上游及下游，用两根40x5mm²铜排引出至适当位置布置6孔引外接地深井，每孔深度暂按100米考虑，深井采用Φ132mm钻头施工，在50m深度处见地下水。

各深井间、深井与厂区枢纽接地网之间间距均不小于150~200m，具体深井布置位置在下阶段现场确定。

5.3.3.1  理论计算

(1) 根据文献[7]中计算公式，深埋接地体的接地电阻估算式为：

             

             

暂按加入降阻剂后计算得

(2) 根据文献[8]中计算公式，并参考成都建坤科技提供的经验公式，在加入JK-TG土壤改善剂后，则接地电阻估算式为：

             

其中K为经验降阻系数，取值20，计算得

5.3.3.2  实际取值

由于电站现场施工条件较差、季节影响等不确定因素较多，最终形成的引外接地深井要求达到单井接地电阻不大于5Ω。

则6孔深井并联后的接地电阻值为：

5.3.4    厂区枢纽接地网总接地电阻计算

对巴拉电站厂区枢纽各部位接地网接地电阻计算结果汇总如下表。

厂区枢纽接地网总接地电阻计算表

表5-4

考虑到季节因素的影响，文献[8]取季节影响系数1.05。同时考虑到厂区枢纽接地网的布置在很多部位立体交叉，或者相互靠近，肯定存在相互屏蔽影响，文献[8]取屏蔽系数1.1，则最终巴拉电站厂区枢纽接地网工频接地电阻计算值为：R=0.4165*1.05*1.1=0.481Ω。

则巴拉电站接地装置电位升高最大值为：E_w=IR=8445A*0.481Ω=4062V。

5.4           接触、跨步电位差计算

5.4.1    接触电位差

根据文献[8]，接地网表面的最大接触电位差可按下式计算：

             

当地网面积30m×30m ≤ S ≤ 500m×500m时：

             

                                      用于方孔排列； 用于长孔排列。

式中： —— 最大接触电位差； (V)；

 —— 接触系数；

              —— 接地装置的电位(V)；

       —— 均压带根数影响系数；

—— 均压带直径影响系数；

       —— 接地网面积影响系数；

—— 接地网形状影响系数；

n  —— 地网均压带根数；

d  —— 地网均压带导体等效直径(m)；

s  —— 接地网面积(m²)；

  —— 地网长度(m)；

  —— 地网宽度(m)；

则，结合巴拉电站厂区枢纽布置图及接地网初步设计方案，对厂区主要部位及人行区域计算见下表。(接地网网格均暂按约5x5m方孔，埋深为0.8m进行计算。)

主要部位接触电位差计算表

表5-5

5.4.2    跨步电位差

根据文献[8]，接地网地表面的最大跨步电位差可按下式计算：

             

式中： —— 最大跨步电位差 (V)；

 —— 跨步系数；

              —— 接地装置的电位(V)；

当均压带为等间距布置时，跨步系数可按下图确定。

图1 跨步系数与接地网面积S的关系

图中：    —— 接地网中接地体总长度 (m)；

   —— 接地网的外缘边线总长 (m)；

h    —— 接地网埋深(m)；

则，结合巴拉电站厂区枢纽布置图及接地网初步设计方案，对厂区主要部位及人行区域计算见下表。(接地网网格均暂按约5x5m方孔，埋深为0.8m进行计算。)

主要部位跨步电位差计算表

表5-5

5.5           接地导体选择与计算

5.5.1    接地主材的选用

接地工程中，地网材料及截面的选择合理与否，直接影响地网的经济与技术指标。选择导体材料时应当考虑导体的热稳定性、导体在土壤中的腐蚀速度、导体的导电性、材料的价格及来源。目前世界上普遍采用的地网材料是铜和钢材两种。下面是钢和铜材的各种性能比较。

(1) 热稳定性

一般来说，允许最高温度及熔点温度越高，其热稳定性能越好。铜的最高允许温度为300℃，熔点为1083℃；钢的最高允许温度为400℃，熔点为1550℃。因此，钢的热稳定性能较好。

(2) 导体在土壤中的腐蚀速度

根据调查表明，由于钢材类地网腐蚀引起的安全事故屡有发生，如接地引下线断开使高压运行设备处于无接地状态，地下主网腐蚀断裂使地网分割成几块，发生接地时使二次设备烧坏等。另外，由于地网属隐蔽工程，埋于地下后不易检查、修复等。

与钢材相比较，铜具有良好的抗腐蚀性。铜材料的耐腐蚀性是钢材的10倍，而且腐蚀不存在点蚀，属表面均匀腐蚀。采用铜作为接地体，不用采取特殊的防腐蚀措施。

(3) 导体的导电性

研究表明，地网尺寸越大，土壤电阻率越低，导体的电阻率越高，各部位间的电位差越大。钢的电阻率约为铜的8倍，在同样大的短路电流作用下，钢发热要严重得多，导体温升也要高得多，对热稳定性不利。巴拉电站厂区枢纽布置面积很大，地下厂房接地网距地面约277m，如果采用钢材接地网，各区域接地网之间将会存在较大的电位差，而如果采用铜材接地网，由于其优异的导电性能，可以在一定程度上减弱各区域接地网之间的电位差，于机电设备和人身安全更加有利。

(4) 综合以上几个方面的因素，本工程接地网选用铜材作为主要接地材料。

5.5.2    接地导体截面计算

5.5.2.1  有效接地系统及低电阻接地系统(500kV系统)

(1) 热稳定校验

根据文献[8]、[9]，接地导体(线)的最小截面应符合下式的要求：

             

式中：S  —— 接地导体(线)的最小截面 (mm²)；

  —— 流过接地导体(线)的最大接地故障不对称电流有效值(A)；

   —— 接地故障的等效持续时间(s)；

             C   —— 接地导体(线)材料的热稳定系数；

根据文献[9]，铜材采用放热焊接方式时的最大允许温度，应根据土壤腐蚀的严重程度经验算分别取900℃、800℃或700℃，在相应条件下热稳定系数分别为249、259及258，为使计算结果偏于保守，在此处我们选取C=249。

主保护动作时间取0.028s，断路器失灵保护动作时间取0.3s，断路器全开断时间取0.05s，可计算等效故障时间为：

因此可取

则可计算得：

根据文献[9]要求，“接地装置接地极的截面，不宜小于连接至该接地装置的接地导体(线)截面的75%”，即S₁≥0.75S=17.99mm²。

(2) 按额定电流要求校验

根据ANSI/IEEE Std 80：1986，导体的额定电流可按下式计算：

      

式中：  —— 额定电流有效值 (kA)；

A   —— 导体截面积(mm²)；

  —— 最高允许温度(℃)；

                —— 环境温度(℃)；

                —— 材料特性参考温度(℃)；

               ——  0℃时材料的热阻系数；

               —— 材料特性参考温度时材料的热阻系数；

               —— 接地导体参考温度时材料的电阻率()；

              ——  0℃时1/；

                —— 导体流过电流的时间(s)；

             TCAP —— 热容量系数(J/cm³/℃)；

根据入地短路电流计算结果，，再查资料可得

            (@20℃)

      

              (@20℃)

      TCAP=3.422

      

      则计算截面为

      

(3) 按机械强度要求校验

根据文献[9]，当接地网采用铜或铜覆钢材时，按机械强度要求的铜或铜覆钢材料的最小尺寸，应符合下表。

铜或铜覆钢接地材料的最小尺寸

表5-6

(4) 防腐蚀校验

根据相关研究结果，铜材的年腐蚀率可取为0.02mm/年。根据文献[9]，计及腐蚀影响后，接地装置的设计使用年限，应与地面工程的设计使用年限一致。巴拉电站厂区枢纽接地网的使用寿命暂按50年计算，铜材应腐蚀超过1mm，则主材设计厚度应不小于3mm²。

(5) 导体截面选择

综上各项计算及校验，接地网铜材厚度考虑1mm裕度，同时参考其它接地工程，在有效接地系统及低电阻接地系统中选用的接地导体规格如下：

接地网的主干线                                          扁铜30x5mm²

GIS室内明敷环形接地铜排                      扁铜30x5mm²

各区域接地网之间连接导体                      扁铜40x5mm²

主要事故点与主变压器中性点之间          扁铜40x5mm²

5.5.2.2  不接地和高电阻接地系统

根据文献[8]、[9]，小接地短路电流系统中，与设备和接地体连接的钢、铜接地线的截面，应保证在电厂全部投产后系统发展5~10年，接地线流过单相接地故障电流时，长时间温度不应超过下列数值：

敷设在地上的接地线温度           ≤150℃

敷设在地下的接地线温度           ≤100℃

如按70℃的允许载流量曲线选定接地线的截面，则所用电流，对敷设在地上的接地线，应采用流过接地线的计算用单相接地故障电流的60%；对敷设在地下的接地线，应采用流过接地线的计算用单相故障电流的75%。

(1) 10kV电压系统

(a) 按热稳定校验：

对10kV电压系统，根据《巴拉水电站厂用电系统短路电流计算》，该系统最大三相故障短路电流为2.429kA，厂用10kV断路器开断电流取25kA，按断路器开断电流计算，则：

地面明敷接地线：

地下暗敷接地线：

(b) 按额定电流校验(与有效接地系统计算相同)：

地面明敷接地线：

地下暗敷接地线：

可见对该系统接地线明暗敷设均可以选用30x5mm²扁铜。

 (2) 中性点直接接地的低压电力设备

(a) 按热稳定校验：

对0.4kV电压系统，根据《巴拉水电站厂用电系统短路电流计算》，该系统最大三相故障短路电流为28.975kA，厂用0.4kV断路器开断电流取31.5kA，按断路器开断电流计算，则：

地面明敷接地线：

地下暗敷接地线：

(b) 按额定电流校验(与有效接地系统计算相同)：

地面明敷接地线：

地下暗敷接地线：

可见对该系统接地线明暗敷设均可以选用30x5mm²扁铜。

对一般中性点直接接地的低压电力设备，为保证自动切除线路故障段，其接地线和中性线应保证在导电部分与被接地部分或中性线之间发生短路时，电力网任一点的短路电流不应小于最近处熔断器熔体额定电流的4倍，或不应小于自动开关瞬时或短延时动作电流的1.5倍，接地线和中性线在短路电流作用下不应熔断。爆炸危险场所按专用规定设计。

为使线路自动切除故障段，接地线及用作接地线的设施的电导不小于本线路最大相线电导的1/2；但如能符合本条对短路电流值和热稳定条件的要求，电导已可小于相线电导的中性点接地的1/2。

低压电力设备专用接地线或中性线宜与相线一起敷设。中性点直接接地的低压电力设备接地线不大于下列数值。

      钢：             800mm²

      铝：             70mm²

      钢：             50mm²

5.5.2.3  携带式接地线

携带式接地线应采用裸铜软绞线，其截面应符合短路时热稳定的要求，短时温度不应超过730℃，且截面不宜小于25mm²。

6         接地工程主要材料

经初步估算，巴拉电站厂区接地网工程主要材料见下表：

巴拉厂区接地工程主要材料表

表8-1

序号	名称	规格	单位	数量	备注
1	扁铜	30x5	m	~27000	水平接地干线
2	扁铜	40x5	m	~5000
3	镀铜钢棒	CR2030，Φ20x3000	套	~100	垂直接地极
4	高能离子接地单元	LC30，Φ50x3000	套	~200	引外接地深井接地极
5	铜绞线	120mm2	m		设备接地
6	扁钢	-50x6	m	~5000
7	焊接粉
8	模具	按接地厂家型号
9	螺栓	按接地厂家型号			接地线夹用
10	高能降阻剂	按接地厂家型号	t

7              结语

由本文计算可知，本接地系统能够满足最大接触电位差和最大跨步电位差均在安全范围内，所选用的接地导体截面满足要求。

根据前述情况分析，由于本电站地电阻率较高，本电站的接地系统地电位如果按2000V控制，在最大估算入地短路电流的情况下，接地电阻要达到0.237Ω，难度很大。而根据国内外一些电站的实际运行情况，其技术上的必要性不大，经济上也不核算。因此，本报告对本电站接地网的地电位升高按5000V控制，对接地网按均衡电位接地设计原则进行设计，在电站投运后，设备及人员均可保证安全。

 

参考文献：

[1] 《四川省脚木足河巴拉水电站厂址区综合物探测试成果报告》，四川中水成勘院工程勘察有限责任公司

[2] 《巴拉水电站可行性研究报告》，四川省清源工程咨询有限公司

[3] 《拉西瓦水电站接地设计与计算分析》，《水电电气》2007年141期

[4] 《接地技术》，曾永林

[5] 《电力工程电气设计手册-电气一次部分》，中国电力出版社

[6] 《三峡水利枢纽工程接地技术的研究》，《水电电气》2001年4月期

[7] 《水电站机电设计手册——电气一次》，水利电力出版社

[8] 《水力发电厂接地设计技术导则》，DL/T 5091-1999

[9] 《交流电气装置的接地设计规范》，GB50065-2011