瓦斯電廠接地系統(tǒng)設計

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引言

電力系統(tǒng)的接地安全是一個非常重要的問題，電氣事故中接地故障占很大比例，因此接地問題越來越受到人們的重視。在設計瓦斯電廠接地系統(tǒng)時，需將安全、科學、規(guī)范等方面考慮在內(nèi)，確保接地設計的完善和可靠。電氣設備接地及防雷保護接地，對系統(tǒng)的安全運行和人身安全起著重要的作用。近年來國家對新能源發(fā)電政策支持力度加大，瓦斯綜合利用發(fā)電項目很多，由于瓦斯電廠很多區(qū)域具有爆炸危險隱患的特殊性，因此接地系統(tǒng)設計更要規(guī)范及合理。

1接地裝置的組成

電廠接地裝置主要是指在地面下埋設的接地體和連接引線的接地線。接地體可分為垂直接地體和水平接地體，垂直埋設在地下的導體為垂直接地體，水平埋設在地下的導體則為水平接地體，由水平接地體連接成網(wǎng)稱為水平接地網(wǎng)。復合接地網(wǎng)是指接地網(wǎng)中有垂直接地體和水平接地網(wǎng)。電廠接地系統(tǒng)一般充分利用自然接地體外，還在地面下敷設水平接地網(wǎng)組成復合人工接地裝置，形成閉合環(huán)狀接地網(wǎng)格，網(wǎng)格外緣各角做成圓弧形。當利用自然接地裝置時，采用至少兩根接地線在不同的地點與水平接地網(wǎng)相連接，以保證人身及設備安全，所有電氣設備及金屬基礎或固定件均應可靠接地。接地裝置的人工接地體，導體截面應符合《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》的要求。

2接地電阻

參照《交流電氣裝置的接地》的規(guī)定，總的接地電阻一般不超過0．5Ω。設計時應掌握工程地點的地形地貌、土壤的種類和分層狀況，并應實測或搜集站址土壤及江、河、湖泊等水的電阻率、地質(zhì)電測部門提供的地層土壤電阻率分布資料和關于土壤腐蝕性能的數(shù)據(jù)，充分了解站址處較大范圍土壤的不均勻程度。接地網(wǎng)的接地電阻按下面公式的要求計算：R≤2　000／Ie式中：R為考慮季節(jié)變化的最大接地電阻，Ω；Ie為經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對稱電流有效值，A。

3接地裝置的敷設

接地體頂面埋設深度一般敷設在凍土層以下，無當?shù)貧庀髼l件資料時，設計不要小于0．6m。接地體一般采用鍍鋅處理，接地體和接地線連接部位外側(cè)100mm范圍內(nèi)要做防腐處理，必須除掉銹漬和焊接時殘留的焊藥。電氣設備的接地要單獨與接地線連接，不能串接，也就是在1根接地線上連接多個需要接地的電氣設備。瓦斯電廠有發(fā)電機組單臺容量較小，數(shù)量多的特點，發(fā)電機的機座、設備外殼、開關柜以及中性點柜的金屬底座，包括配電柜間封閉母線橋的外殼和中性點接地的變壓器均要敷設專門的接地線與接地網(wǎng)可靠連接，為防止發(fā)電機組震動影響接地可靠性，發(fā)電機組外殼與接地線連接不能采用焊接方式，要采用螺栓連接方式。配電室或控制室內(nèi)有繼電保護屏時，屏柜接地端子用截面不小于4mm2的多股銅線和接地網(wǎng)連接，端子接線要緊固可靠，防止虛接。當保護屏柜裝設連下方有電纜屏蔽層的專用接地銅排時，用截面不小于100mm2的絕緣導線或電纜將屏蔽每個盤柜的的專用接地銅排互相連通，再將該電纜與電廠電氣一次接地網(wǎng)直接相連。

4電氣裝置的一般接地

電氣裝置接地一般分為工作接地和保護接地，兩種接地裝置可以共用或分開。工作接地一般多指發(fā)電機組、電力變壓器等中性點的接地。保護接地是電氣裝置外露可導電部分的接地起保護作用。瓦斯電廠是利用煤礦井下瓦斯通過燃氣內(nèi)燃機發(fā)電的電廠，可能出現(xiàn)爆炸危險性混合氣泄漏，具有隱患多、危險性大的特殊性。有效及可靠的接地措施是電廠安全運行的重要保障，通過以往工程實際經(jīng)驗和有關規(guī)范的要求，在瓦斯電廠設計時應要注意接地設計方面的說明和安裝要求。以下幾點是要注意的幾個方面。

1）建筑物的低壓系統(tǒng)接地點、電氣外露導電部分的接地、電位接地的接地極等一般與防雷接地分開，但也可與防雷保護接地共用，共用時注意防雷接地與保護接地的安全距離。

2）戶外變壓器等電氣裝置的接地宜在變壓器基礎周邊地下敷設閉合環(huán)形的接地線。

3）戶外架空線路要引入室內(nèi)開關柜時，線路桿塔上避雷器的接地線要與開關柜或配電室的接地裝置連接，桿塔接地線入地處要設置接地裝置。

4）接地體（線）的焊接要采用搭接焊，接地體（線）為扁鋼時，搭接長度不小于寬度的2倍；當接地的鍍鋅扁鋼與其他管材焊接時，要注意扁鋼彎成弧形鋼帶或直角形方便與其他管材焊接，并在接觸面兩側(cè)進行焊接。

5雷電保護和防靜電的接地

雷電保護是指保護建筑物、電力系統(tǒng)及其他一些電氣裝置和設施免遭雷電擊中引發(fā)設備損害的措施。雷雨天閃電產(chǎn)生電場和磁場，在其作用下，鄰近金屬導體上會產(chǎn)生電磁感應和靜電感應，許多時候能引起金屬部件之間產(chǎn)生火花，這種情況的發(fā)生會對電力設備的正常運行產(chǎn)生干擾，對存放易燃、易爆物品的建筑物的后果更是不敢想象，引起燃燒或爆炸。同樣，靜電感應產(chǎn)生火花也會引起有易燃易爆氣體混合物存在場所的安全，瓦斯電廠有瓦斯氣體放散口或是儲氣柜等易燃易爆的區(qū)域，雷電保護和防靜電接地措施對于瓦斯電廠同樣應引起人們的重視。需要注意以下幾點。

1）電廠或變電站的配電裝置構(gòu)架上避雷針的接地引下線要與廠區(qū)接地網(wǎng)連接，并設計接地極等接地裝置。接地引下線與接地網(wǎng)的連接點和變壓器的接地導體（線）與接地網(wǎng)連接點之間的距離不得小于15m。

2）電廠主廠房頂部裝設避雷針時，要采取加強分流措施，多處引接接地線地面接地網(wǎng)。工藝專業(yè)或其他電氣設備的接地點要盡量遠離避雷針接地引下線的入地點，距離一般不小于5m。

3）在主控制室、各電壓等級配電室和屋頂上裝設直擊雷保護裝置時，若屋頂是金屬材質(zhì)，要將金屬部分接地；屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，則將其結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋焊接成網(wǎng)后用接地線下引接地；屋頂結(jié)構(gòu)為非導電材質(zhì)時，要采用避雷帶保護，避雷帶的網(wǎng)格大小尺寸按照建筑物的防雷保護等級的不同而設置，并每隔10～20m設接地引下線。

4）電廠主廠房、預處理車間或是有瓦斯放散的管口的建構(gòu)筑物，采用獨立避雷針保護為宜，并采取防止雷電感應的措施。

5）當電廠設置瓦斯儲氣罐時，氣罐周圍設置閉合環(huán)形接地裝置，與氣罐間距不小于3m，接地電阻不超過10Ω，接地點不能少于兩處，且接地點間距不要超過30m。

6）架空管道每隔20～25m應接地一次，接地電阻不應超過30Ω。管道上的閥門、法蘭、彎頭等管道連接處要用軟銅線或跨接線連接，也不能少于2處。

7）在主廠房、瓦斯氣體預處理室其他有人員進出的建筑物門前設置防靜電消除裝置。

6二次設備的等電位接地

為確保繼電保護正確可靠動作以及電廠穩(wěn)定運行，電廠繼電保護及安全自動裝置二次回路接地也有相關的要求，譬如使用專用接地線單獨接地，不能與另一接地回路串接或經(jīng)其他過渡端子接地等等。瓦斯電廠也應按照繼電保護設備二次接地的要求執(zhí)行，同時得注意以下事項。

1）在設計等電位接地時控制室接地網(wǎng)用專用支架固定。當室內(nèi)做防靜電活動地板時，支架固定在控制柜體土建基礎上，支架距離地面約150mm。

2）當設計有專門的電纜夾層時，沿電纜夾層在屏柜下方要敷設100mm2的專用銅排（纜），形成閉環(huán)回路即等電位接地網(wǎng)。

3）當室外電纜溝內(nèi)的銅排需要引入室內(nèi)，在電纜豎井處用100mm2銅纜要與主接地網(wǎng)一點連接，且與室內(nèi)的等電位接地網(wǎng)的接地點布置在同一處。

7結(jié)語

電廠的接地與設備穩(wěn)定運行和人們的安全息息相關，瓦斯電廠之類的具有爆炸危險場所的接地設計和安裝等方面更應引起人們的重視，做到設計規(guī)范和合理，施工準確和精細，有效地保證電廠穩(wěn)定運行。

作者：關華 單位：煤炭工業(yè)太原設計研究院