水電站電氣二次等電位接地網(wǎng)改造探討

毛 平

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責任公司，四川 成都 610091)

1 概 述

對于變壓器中性點直接接地110 kV等級以上的水電站，接地網(wǎng)中由短路電流引起的不平衡電位差對電氣二次保護控制設備的影響較大，易使保護裝置誤動，嚴重時甚至造成裝置損壞、電纜燒毀。根據(jù)國網(wǎng)公司頒布的十八項反事故措施的相關(guān)要求,結(jié)合我單位等電位接地網(wǎng)敷設的實際經(jīng)驗，筆者提出了應遵循的原則以及戶外端子箱、室內(nèi)保護屏柜、二次電纜屏蔽層接線等方面應注意的問題以及切實可行的實施方法,使電氣二次系統(tǒng)接地達到了合理、美觀、統(tǒng)一的要求，確保了二次設備的安全運行。

2 水電站電氣二次等電位接地網(wǎng)改造

(1)水電站電氣二次等電位接地網(wǎng)改造實施依據(jù)：

水力發(fā)電廠二次接線設計規(guī)范 NB/T 35076

火力發(fā)電廠、變電站二次接線設計技術(shù)規(guī)程

DL/T 5136

等電位聯(lián)結(jié)安裝 02D501-2

接地裝置安裝 03D501-4

建筑物電氣裝置 第五部分：電氣設備的選擇和安裝第54章：接地配置和保護導體GB16895.3

建筑物電氣裝置 第7部分：特殊裝置或場所的要求 第707節(jié)：數(shù)據(jù)處理設備用電氣裝置的接地要求GB16895.9

系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求 GB14050

電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范

GB50169

建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50303

電子計算機機房設計規(guī)范 GB50174

建筑物防雷設計規(guī)范 GB 50057

《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》(國能安全〔2014〕161號)

(2)水電站電氣二次等電位接地網(wǎng)的總體布置。

水電站建設電氣二次等電位接地網(wǎng)分別在中控室、繼電保護室、機旁屏、電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)端子箱、GIS 匯控柜(開關(guān)站控制柜)布置。其中，重點是繼電保護所屬的屏柜(因其直接影響斷路器出口操作回路)。二次等電位接地環(huán)網(wǎng)采用截面積不小于100 mm2的銅排制作，各個環(huán)網(wǎng)之間采用截面積不小于50 mm2的銅纜連接。二次等電位接地網(wǎng)獨立組網(wǎng)，二次等電位網(wǎng)不單獨設置接地裝置，與水電站主接地網(wǎng)實現(xiàn)一點相連；若與主接地網(wǎng)多點相連，當主接地網(wǎng)電位不平衡時，不平衡電壓也會被引入到等電位接地網(wǎng)中，從而對二次設備產(chǎn)生干擾。

二次屏柜下部電纜橋架或電纜溝內(nèi)設置有截面不小于100 mm2的接地銅排，二次屏柜內(nèi)的信息接地銅排連接完畢，使用截面積不小于50 mm2的軟銅線，將其一端用相應的銅鼻子壓接后與保護屏內(nèi)的二次等電位接地銅排上M10連接孔用螺栓固定，將另一端在二次屏柜下部電纜橋架或電纜溝與二次等電位接地銅排用M10螺栓可靠連接。

(3)二次屏柜內(nèi)的接地方式。

水電站所有電氣二次屏柜內(nèi)均應裝設 2 根截面積不小于100 mm2的接地銅排。一根為主接地網(wǎng)銅排。其直接與柜體焊接在一起，與電站主接地網(wǎng)相連。銅排上應均勻排列多個 M6 連接孔，每個連接孔均配有墊圈、墊片和螺帽。繼電保護裝置或其它二次裝置機箱外殼接地線和二次屏柜門接地線采用專用黃綠相間的4 mm2多股軟銅線連接至該接地銅排上。另一根為二次設備等電位接地網(wǎng)專用銅排(須改造時在每個屏柜(端子箱)內(nèi)增加)。該銅排兩端經(jīng)小絕緣子架起與柜體絕緣。在該接地銅排上也應均勻排列多個 M6 連接孔和一個M10 連接孔。電流互感器二次回路的 N 線采用專用黃綠相間的4 mm2多股軟銅線連接至該接地銅排上；將電纜屏蔽線編成辮狀、壓接上銅鼻子后連接到該接地銅排上。二次屏柜下部電纜橋架或電纜溝內(nèi)應設置有截面不小于 100 mm2的等電位接地銅排。二次屏柜內(nèi)接地銅排連接完畢，使用截面積不小于50 mm2的軟銅線，將其一端用相應的銅鼻子壓接后與保護屏內(nèi)二次等電位接地銅排上的M10 連接孔用螺栓固定，將其另一端在二次屏柜下部電纜橋架或電纜溝內(nèi)與二次等電位接地網(wǎng)銅排用 M10 螺栓連接或放熱焊接(注：根據(jù)現(xiàn)場設計經(jīng)驗，智能裝置至二次等電位盤柜內(nèi)的銅排采用6 mm2的軟銅線較為合適)。

(4)等電位接地網(wǎng)銅排支架的布設。

二次屏柜下部電纜橋架上的等電位接地銅排需用專用的銅排支架固定。接地銅排固定卡可用 4 mm×40 mm 鍍鋅扁鋼為材料制作，用 M6 膨脹螺栓固定在基礎上。注意等電位網(wǎng)銅排應與鍍鋅扁鋼的銅排固定卡之間絕緣，一般選用瓷瓶隔離。等電位接地銅排每隔約 1 m用固定卡固定一次，跨梁處應根據(jù)梁的寬度、高度適當增加固定卡的數(shù)量以確保接地銅排布置美觀。

(5)中控室、發(fā)電機層及GIS層等電位環(huán)網(wǎng)的敷設。

水電站中控室、發(fā)電機層和GIS層無靜電地板，中控室、發(fā)電機層和GIS層等電位接地環(huán)網(wǎng)敷設于屏柜正下方電纜橋架上，二次屏柜下部電纜橋架上的等電位接地銅排需用專用的銅牌支架固定，接地銅排固定卡可采用4 mm×40 mm鍍鋅扁鋼材料制作，用M6膨脹螺栓固定在基礎上。等電位接地銅排每隔1 m用固定卡固定一次，跨梁處應根據(jù)梁的寬度和高度增加固定卡的數(shù)量以確保接地銅排的布置美觀。

(6)通信室、繼電保護屏室等電位環(huán)網(wǎng)的敷設。

水電站通信室和繼電保護屏室敷設有靜電地板，故通信室和繼電保護屏室等電位接地環(huán)網(wǎng)應敷設于屏柜靜電地板正下方。通信室和繼電保護屏室等電位接地環(huán)網(wǎng)通過100 mm2銅纜相連。

(7)等電位接地網(wǎng)在電纜溝內(nèi)的布設。

等電位接地網(wǎng)在電纜溝內(nèi)用100 mm2銅纜布設，通過100 mm2銅纜連接相鄰機組間二次等電位接地網(wǎng)。在電纜豎井內(nèi)一點，用4根截面不小于50 mm2的銅排與主接地網(wǎng)采用放熱焊接，以保證連接的可靠性。室外現(xiàn)地柜下一般為電纜溝，其等電位接地銅排也應該用絕緣子架起、固定在電纜支架上。連接方式與室內(nèi)二次屏柜相同。

(8)等電位接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

中控室、保護室、通信室、機旁盤等電位接地網(wǎng)采用”目“字型閉環(huán)結(jié)構(gòu)，各二次屏柜間等電位接地銅排采用100 mm2銅纜相連，水電站主接地網(wǎng)與二次設備等電位接地網(wǎng)之間在一處用4根專用等電位連接銅排相連，每根銅排的截面為50 mm2，以確保連接的可靠性。從目字型結(jié)構(gòu)等電位接地網(wǎng)與電站主接地網(wǎng)較為接近的位置引出4根連接銅排，在電纜豎井采用放熱焊接或螺栓連接。一點接地位置初步確定為變壓器旁。

(9)電流互感器和電壓互感器端子箱等電位接地。

公用電流互感器二次繞組中性線只允許在保護屏柜內(nèi)一點接地至等電位接地銅排上，獨立的、與其它電壓互感器和電流互感器沒有電氣聯(lián)系的二次回路應在電流互感器端子箱內(nèi)一點接至等電位接地網(wǎng)。電壓互感器二次繞組中性線也允許一點接地，且必須在其端子箱內(nèi)設等電位接地銅排，將電壓互感器二次繞組中性線與其它電纜屏蔽線接至該等電位接地銅排上。電流互感器、電壓互感器端子箱內(nèi)的接地銅排應使用絕緣子固定在箱體的下部或側(cè)部，小絕緣子與銅排的連接應使用螺栓連接。

(10)室外現(xiàn)地柜的接地。

室外等電位接地網(wǎng)與主接地網(wǎng)連接時，應盡可能遠離并聯(lián)電容器、電容式電壓互感器、結(jié)合電容及電容式套管等可能被高壓擊穿的設備，以及高壓母線、避雷針和避雷器的接地點，距離不宜小于15 m。

(11)電纜屏蔽層的接地。

所有二次回路的電纜均應使用屏蔽電纜，嚴禁使用電纜內(nèi)的空線替代屏蔽層接地。對于一次設備的電纜，要求屏蔽層兩點接地；對于傳送弱電模擬信號的電纜，要求采用屏蔽層一點接地的方式。

(12) 等電位接地網(wǎng)間的連接。

等電位接地網(wǎng)銅排之間、銅排與銅纜之間除了常規(guī)的螺栓連接外，均應采用放熱焊連接。

(13)驗收與測試。

所有施工用材及工藝必須符合規(guī)范要求，外觀整潔美觀，焊接可靠。接地電阻測試采用異頻電流法測試大型接地裝置的工頻特性參數(shù)，測試電流調(diào)整為3～20 A，測試頻率調(diào)整為40～60 Hz。相鄰機組間的保護設備專用等電位接地網(wǎng)接地阻抗值不大于 0.2 Ω。

3 結(jié) 語

筆者分析了水電站電氣二次系統(tǒng)等電位接地網(wǎng)的布設，根據(jù)實際情況，介紹了改造的全程。筆者認為：雖然所介紹的反事故措施對電氣二次系統(tǒng)等電位接地網(wǎng)的敷設原則提出了相關(guān)要求，但不同廠站由于設計、施工和管理均存在差異，故在具體的操作上仍存在不同之處。