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變壓器接地(發(fā)電廠設(shè)備接地的詳細(xì)方法)
國(guó)內(nèi)常規(guī)發(fā)電廠接地設(shè)計(jì)中,往往比較簡(jiǎn)單,僅在接地布置圖中將接地系統(tǒng)概略地表示出來(lái)。作者將有關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行了細(xì)化,闡述了發(fā)電廠接地網(wǎng)更為細(xì)致的設(shè)計(jì)方法,可示意到具體設(shè)備、設(shè)施接地,并結(jié)合具體工程應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述。本文對(duì)發(fā)電廠接地設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工具有較好的參考價(jià)值。
常規(guī)發(fā)電廠接地網(wǎng)設(shè)計(jì),往往僅沿建筑物的四周布置一圈接地導(dǎo)體,如下圖1示例,而具體到各種設(shè)備的連接并未示意,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題頻出,不知應(yīng)該如何將各種設(shè)備連到接地網(wǎng)、以及經(jīng)常要求增加接地材料等等。
針對(duì)這種現(xiàn)象,結(jié)合采用裸銅絞線進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的某國(guó)內(nèi)沿海工程,筆者對(duì)相關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行細(xì)化,對(duì)比了各種接地材料的優(yōu)劣,闡述了各種設(shè)備的具體接地方法,在最后還給出了該工程接地布置圖應(yīng)用示例。
圖1某工程主廠房集控室區(qū)域接地
接地設(shè)計(jì)的相關(guān)基本概念接地極:埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。兼做接地極用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬井管、鋼筋混凝土建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)、金屬管道和設(shè)備等稱為自然接地極。接地極又分為水平接地極和垂直接地極,它們一起構(gòu)成接地網(wǎng)。自然接地極至少應(yīng)在不同的兩點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。
接地線:電力裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電部分。
接地裝置:接地線和接地極的總和。
接地辮頭:電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地網(wǎng)連接用的卷制接地導(dǎo)體。
接地網(wǎng)裝置的用途為:a)工作(系統(tǒng))接地;b)保護(hù)接地;c)雷電保護(hù)接地;d)防靜電接地。
接地設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)接地材料的選擇
接地網(wǎng)的主要材料有:銅導(dǎo)體、銅包鋼、鋁導(dǎo)體、鋼等,其主要特點(diǎn)如下表1所示:
表1 接地材料的主要特點(diǎn)
根據(jù)國(guó)標(biāo)要求,接地網(wǎng)水平接地極一般可采用熱鍍鋅圓鋼、扁鋼;垂直接地極一般可采用熱鍍鋅角鋼或鋼管。腐蝕較重地區(qū),為了提高接地網(wǎng)的耐腐蝕性,水平接地極可采用圓銅、扁銅、銅絞線、銅覆鋼絞線、銅覆圓鋼或銅覆扁鋼,垂直接地極可采用圓銅或銅覆圓鋼等。
本文結(jié)合國(guó)內(nèi)某沿海電廠實(shí)際情況,考慮到當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件及耐腐蝕性能等諸多因素,最終選擇采用裸銅絞線作為主要接地材料。
接地導(dǎo)體的最小截面,應(yīng)符合下式要求:
經(jīng)上式計(jì)算出的接地導(dǎo)體截面,因還需考慮接地導(dǎo)體在運(yùn)行周期內(nèi)的腐蝕,所以計(jì)算時(shí)還應(yīng)留有一定裕度,考慮接地網(wǎng)一般為60年的使用壽命,截面可按增加30%裕度考慮,并要選擇大一級(jí)的截面。
經(jīng)過(guò)計(jì)算,該沿海工程的室內(nèi)、外接地導(dǎo)體分別可以采用120mm2和240mm2的裸銅絞線。
發(fā)電廠的室外接地網(wǎng)應(yīng)位于地面或者塊石路面以下0.8米處,由截面240mm2的裸銅絞線構(gòu)成水平及垂直接地極。接地網(wǎng)邊緣各角做成圓弧形,圓弧的半徑應(yīng)大于均壓帶間距的一半。水平接地極距離建筑物外墻一般為5米。
發(fā)電廠的室內(nèi)接地網(wǎng)、及設(shè)備連接通常采用截面120mm2的裸銅絞線,室內(nèi)、室外相連接的部分宜采用截面240mm2的裸銅絞線。
為減少相鄰接地體的屏蔽作用,垂直接地極的間距不應(yīng)小于其長(zhǎng)度的兩倍,水平接地極的間距可視具體情況確定,但不宜小于5m。
接地網(wǎng)邊緣經(jīng)常有人出入的走道處,應(yīng)鋪設(shè)碎石、瀝青路面,或敷設(shè)在廠區(qū)路面以下。接地極與公路、鐵路、管道等交叉及其它可能使其遭受損傷處,均應(yīng)用鋼管或角鋼等加以保護(hù),穿過(guò)墻壁、樓板或地坪處應(yīng)加裝鋼管或其它保護(hù)套,有化學(xué)腐蝕的部位還應(yīng)采取防腐措措施。
通常主要的接地連接類型包括:
(1)所有地面以下的接地系統(tǒng)的連接采用放熱焊接方法。參見(jiàn)下圖2和圖3。放熱焊接型式應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)焊接制造商的焊接程序。
(2)到設(shè)備的連接采用帶螺栓連接的壓縮型連接片。參見(jiàn)下圖4。尤其需注意,電氣設(shè)備每個(gè)接地部分應(yīng)以單獨(dú)的接地線與接地母線相連接,嚴(yán)禁在一個(gè)接地線中串接幾個(gè)需要接地的部分。
圖2 地面以下水平接地極放熱焊接
圖3 地面以下垂直接地極放熱焊接
圖4 到設(shè)備的螺栓連接
接地布置圖中接地辮頭的位置,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的設(shè)備位置適當(dāng)調(diào)整,以保證設(shè)備接地端子能以最短的路徑連接到室內(nèi)接地網(wǎng)。設(shè)備基礎(chǔ)的接地辮頭通常從靠近設(shè)備接地端子側(cè)的基礎(chǔ)旁邊引出,并應(yīng)注意不與設(shè)備安裝沖突。
現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),應(yīng)在安裝接地裝置之前進(jìn)行清潔,用鋼絲刷刷試所有的導(dǎo)體表面,以保證良好的導(dǎo)電連續(xù)性。刷試之后,在所有導(dǎo)體表面涂以抗氧化導(dǎo)電膏(或等同產(chǎn)品)。敷設(shè)接地極時(shí)應(yīng)避開(kāi)各種設(shè)備基礎(chǔ),宜將室內(nèi)接地網(wǎng)的水平接地極或引上、引下接地導(dǎo)體敷設(shè)在建筑面層或保護(hù)層以下,采用暗敷方式,如圖5所示?,F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),應(yīng)做好混凝土中接地裝置的預(yù)埋工作。
圖5 室內(nèi)接地網(wǎng)安裝詳圖
各種設(shè)備的具體接地方式發(fā)電廠中,各種具體設(shè)備的接地宜采用如下方式
1 電氣設(shè)備接地
(1)發(fā)電機(jī):發(fā)電機(jī)定子基座或外殼應(yīng)接地,與機(jī)身四周的接地系統(tǒng)相連。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大軸應(yīng)采用銅編織線或碳刷接地,并與接地系統(tǒng)相連,接地點(diǎn)位置在發(fā)電機(jī)汽端。汽輪機(jī)機(jī)缸的接地需依照汽輪機(jī)制造商的要求而定。
(2)離相封閉母線:離相封閉母線的外殼及其支撐結(jié)構(gòu)至少兩點(diǎn)接地,接地材料采用裸銅絞線。
(3)動(dòng)力變壓器:變壓器的底座和外殼需獨(dú)立兩點(diǎn)接地。變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的,其中性點(diǎn)應(yīng)該正確連接,先接電阻,后接地。
(4)共箱封閉母線:共箱封閉母線的外殼及其支撐結(jié)構(gòu)至少兩點(diǎn)接地,接地材料采用裸銅絞線。
(5)配電裝置、負(fù)荷中心和電動(dòng)機(jī)控制中心:鎧裝開(kāi)關(guān)柜、負(fù)荷中心及電動(dòng)機(jī)控制中心內(nèi)的接地母線兩端通過(guò)裸銅絞線接至主接地網(wǎng)。低壓系統(tǒng)的每個(gè)回路均具有獨(dú)自的接地導(dǎo)體,接地導(dǎo)體包含在供電電纜內(nèi),作為接地芯。開(kāi)關(guān)柜、照明箱、動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的外殼應(yīng)與接地芯連接。設(shè)備外殼還應(yīng)接入主接地網(wǎng)。
(6)電動(dòng)機(jī):由中壓或低壓負(fù)荷中心饋電的每個(gè)電動(dòng)機(jī)都有裝于電機(jī)機(jī)座的接地端子,接地端子通過(guò)接地線與地網(wǎng)連接。接地線的截面可與電動(dòng)機(jī)饋線電纜截面相同,但不小于50mm2且不大于120mm2。由電動(dòng)機(jī)控制中心饋電的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)閥除外),都有專門接地端子,接地端子通過(guò)接地線與接地網(wǎng)連接,接地線的截面可與電動(dòng)機(jī)饋線截面相同,但不小于35mm2且不大于120mm2。
(7)電纜橋架:有動(dòng)力電纜的金屬電纜橋架,在電纜橋架內(nèi)敷設(shè)一根最小截面為120mm 的接地線,接地體需沿電纜橋架的內(nèi)側(cè)邊沿敷設(shè),并且最多每隔600mm用一個(gè)接地夾將接地導(dǎo)體連接到電纜橋架。
層疊中的所有橋架最多間隔30m,就應(yīng)該連接在一起接至地網(wǎng)或者廠房鋼結(jié)構(gòu)。每一層上的每?jī)煽鐦蚣苤g用一條最小截面120mm2,最長(zhǎng)610mm2跳線連接。所有從電纜橋架到電氣設(shè)備的埋管都應(yīng)該連接到橋架或橋架里的接地線上。
2鋼結(jié)構(gòu)接地
(1)在路面或地基水平面,每隔一個(gè)鋼柱用截面120mm2的接地線直接連接到電廠接地網(wǎng),連接點(diǎn)采用放熱焊接的方式。
(2)在每個(gè)鋼梯和樓梯鄰近頂部和底部的位置,采用截面120mm2的接地線直接連接到電廠接地網(wǎng)或最近的直接接地鋼柱上。
(3)行車導(dǎo)軌兩端通過(guò)120mm2的接地線直接接入接地系統(tǒng)。
(4)所有的鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)都應(yīng)該有效接地。沒(méi)有連接到接地鋼柱上的平臺(tái)需要用截面120mm2 接地線連接到電廠接地網(wǎng)或最近直接相連的鋼柱上。超過(guò)5m長(zhǎng)的平臺(tái)應(yīng)該有至少兩條接地線,這兩個(gè)連接位于平臺(tái)的相對(duì)的終端(邊)。
3混凝土結(jié)構(gòu)接地
(1)每個(gè)樓層采用120mm2的接地線構(gòu)成室內(nèi)接地環(huán)網(wǎng),室內(nèi)接地環(huán)網(wǎng)采用240mm2接地線與室外地網(wǎng)相連。設(shè)備接地從室內(nèi)地網(wǎng)引出并連接?;炷羶?nèi)鋼筋根據(jù)需要與接地網(wǎng)連接,以降低接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì),但鋼筋不可作為接地導(dǎo)體使用。
(2)當(dāng)接地線位于混凝土伸縮縫處時(shí),應(yīng)采取補(bǔ)償措施,并分別在距離伸縮縫邊460mm的地方用聚乙烯包裝接地電纜。
接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)有了上述設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng)后,即可畫出到具體設(shè)備的接地布置圖,下圖6給出了該工程循環(huán)水泵房大平臺(tái)的部分接地布置圖示例:
圖6 某循環(huán)水泵房大平臺(tái)的部分接地布置
上圖中,室外水平接地極距離建筑物外墻為2m,室內(nèi)主接地網(wǎng)為稀疏的銅網(wǎng)格,面積約為20m×60m,其中主要設(shè)備循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)附近設(shè)置網(wǎng)孔約為13m×18m的銅網(wǎng)格,并考慮避開(kāi)設(shè)備基礎(chǔ)。每臺(tái)循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)預(yù)留三個(gè)接地辮頭,分別給電動(dòng)機(jī)殼體、接線盒、以及中性點(diǎn)端子箱的中性點(diǎn)接地,接地導(dǎo)體采用長(zhǎng)約5m的120mm2卷制接地辮頭。
現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),除了參照此接地布置圖,實(shí)際的安裝尺寸還應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體位置適當(dāng)調(diào)整,接地極與建筑物的縱橫向相對(duì)位置也需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整,以保證設(shè)備能以最短的路徑連接到室內(nèi)接地網(wǎng)格。
結(jié)論本文針對(duì)發(fā)電廠常規(guī)設(shè)計(jì)中沒(méi)有給出設(shè)備接地方法的細(xì)節(jié)問(wèn)題,結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)論述了在工程實(shí)際中不同情況接地的處理辦法,切合發(fā)電廠基建工作的實(shí)際。本文基本覆蓋了發(fā)電廠的各種接地問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工具有較好的參考作用。
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