大源渡电站接触电位差和跨步电位差计算与校验

刘战平

（湖南湘江航运建设开发有限公司，长沙 410007）

大源渡水电站位于湖南省湘江流域的中上游，是湘江航运建设开发公司在湘江流域进行梯级开发的第一级电站。主要是以电养航，促进内河航运事业发展的作用。整个电站装机容量为4×30MW，发出的电能通过三回110kV线路并入衡阳电网。电站110kV升压系统采用室外开关站布置。水电厂及开关站接地网沿河右岸狭长布置，地网最大对角线约300m，接地电阻实测为0.48Ω。

1 大源渡电站接线方式及单相短路电流计算

1.1 大源渡电站总接线方式

大源渡电站装机为四台4×30MW 贯流式机组，每两台机共用一台主变组成扩大单元接线。升压后经三条110kV线路并入衡阳电网，其接线方式如图1。

图1

1.2 大源渡电站单相短路电流计算

1）短路点发生在110kV母线上d1点，取Sj=100MVA，Uj=Up

各元件序电抗标么值的计算及序网络图如图2。

正序电抗：

负序电抗：

次暂态短路电流，查水轮发电机运算曲线表t=0S时得

2 大源渡电站入地短路电流及电位计算

2.1 大源渡电站入地短路电流

厂或所内和厂或所外发生接地短路时，流经接地装置的电流可以分别按下式计算

式中，I为入地短路电流，A；Imax为接地短路时的最大接地短路电流，A；In为发生最大接地短路电流时流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流，A；Ke1、Ke2为分别为厂或所内和厂或所外发生短路时，避雷线的工频分流系数。

按照大源渡电站的设备运行方式：

其中In为50% Imax，Ke1取0.15，Ke2取0.18，Imax=1.899（kA）分别代入式（1）、（2）得

I=(Imax-In)(1-Ke1) =(1.899-1.899/2)(1-0.15)=0.807(kA)I=In(1-Ke2) =1.899/2(1-0.18)=0.779kA

取I=0.807kA。

2.2 大源渡电站发生接地时，接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差计算

1）接地装置的电位可以按下式计算

2）接地网地表面最大接触电位差可以按下式计算

式中，Ktmax为最大接触电位差系数，有

式中，Kd、KL、Kn和Ks为系数，对30×30m2≤S≤500×500m2接地网可以按式（6）计算。

结合大源渡电站的接地网情况，其中

3）接地网地表面最大跨步电位差可以按下式计算

式中，Ksmax为最大跨步电位差系数，正方形接地网的最大跨步电位差系数可按下式计算

大源渡接地网为矩形地网，其中有S=L1×L2=90×28，h=0.8m，d=0.03，L0=236m，L=596m，T=0.8m；分别代入式（11）、式（10）、式（9）、式（8）可得

n=5.47 β=0.234 a2=0.235 Ksmax=0.083则Usmax=KsmaxUg=0.083×387.4=32.2V。

3 大源渡电站接地装置接触电位差和跨步电位差校验

110kV及以上有效接地系统发生单相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值

式中，ρf为土壤电阻率，这里取1000，110kV母线接地保护动作时间为1s，将ρf、t分别代入式（12）、式（13）得

以上验算Utmax＜Ut，Usmax＜Us均满足设计要求。

4 结论

随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。本文从工程实际情况出发，对电站的接地网参数进行了计算和校验。随着系统容量的扩展，运行方式的变化，必需保证接地网络满足安全运行的要求，不满足运行要求时必须立即进行改造。