二次系统等电位接地网的敷设在沙梁水电站中的应用

郭 琳，张新萍，李倚可

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001）

二次系统等电位接地网的敷设在沙梁水电站中的应用

郭 琳，张新萍，李倚可

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001）

针对水电站发生接地故障时，大的短路电流在电站主接地网上产生巨大的相对电位差，会对二次设备产生磁性干扰，影响电气二次设备的正常运行，甚至损毁设备的情况。通过敷设二次系统等电位接地网，使二次电气设备地电位相等，阻止主接地网不均匀电位对于二次设备的危害，确保电网的可靠安全运行。结合沙梁水电站的工程敷设情况，分析该水电站二次系统等电位接地网敷设的基本原则、注意问题及实施方案，提出电气二次系统等电位接地网敷设方面的工程建议。

短路容量；接地故障；二次系统；等电位接地网；主接地网

0 引言

目前现代电力系统正朝着大容量、微机化及智能化的目标不断发展，电网间的联系越来越紧密，随着电网系统短路容量不断扩大，利用二次系统等电位接地网的敷设，使二次电气设备地电位相等，阻止了主接地网不均匀电位对于二次设备的危害，确保电网的可靠安全运行保证了电网的安稳要求。

以沙梁水电站为例，当35 kV侧发生单相接地短路故障时，流过主接地网接地电阻的短路电流甚至达到了2.44 kA，既使将接地电阻控制在0.5 Ω以下，在短路点仍然会产生上百伏的电压，而远离短路点的电压可以认为是零电位，从接地点到零电位之间的接地网上就会产生自高而低的不均匀电位。此时因二次系统直接接入一次接地网，巨大的电位差不仅会对二次设备产生严重危害，而且对于双端接地的控制电缆屏蔽层两端的电压差会产生不平衡电流，且该电流产生的磁场会在电缆芯线上产生一个交变的电压，严重时会影响二次设备的正常运行甚至会烧毁电缆式端子箱。

为解决上述问题，二次接地成为抵抗电磁干扰的有效手段之一。依据《＜国家电网公司十八项电网重大反事故措施＞继电保护专业重点实施要求》（以下简称反措）要求“根据开关场和一次设备安装的实际情况，宜在中控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100敷设与厂、站主接地网紧密连接的等电位接地网”[1]。在沙梁水电站二次系统等电位接地网的敷设的过程中发现，虽然《反措》中对二次系统等电位接地网的敷设原则提出了相关要求，但不同厂站因设备、电压等级、布置形式、施工和管理等存在差异，在具体操作上存在千差万别，可见二次系统等电位接地网敷设的应用研究对于工程实践有重要意义。

为完善沙梁水电站二次系统等电位接地网统一的要求，本文对沙梁水电站二次系统等电位接地网敷设方式、方法及注意事项进行分析总结。

1 概况

沙梁水电站位于陕西省佛坪县境内的金水河流域，为金水河流域梯级电站开发的第二级电站。沙梁水电站安全保护装置基本实现了微机化，采用全站进行检测、监控、保护的全站微机化、信息化设计，综合自动化系统集成了全站各个设备，系统集成度高同时对电磁环境的要求也就极高。但微机设备抗干扰能力较差，电缆上产生的干扰电压，会导致二次设备误动甚至损坏，严重影响着电力系统的安全可靠运行[2]。

沙梁水电站为径流式引水电站，电站采用地面式厂房，主厂房内布置三台卧式混流发电机组。副厂房布置在主厂房的上游侧，紧靠主厂房，与主厂房平行。副厂房布置有中控层、10.5 kV高压配电室、中控室、厂用变压器及励磁变室等。主变压器采用户外布置，布置在副厂房10.5 kV高压配电室的外侧。35 kV开关站布置在副厂房的左侧，采用紧凑布置形式。本电站在主厂房设有环形接地网,并通过数点垂直接地线将此与副厂房接地网联成统一的接地装置。主接地装置已充分利用建筑结构主筋、基础钢筋、钢管等接地体，施工时将上述自然接地体牢固焊接成一体并与人工接地网相连接。其实测接地电阻值不应大于1 Ω。电气二次系统接地设计的总接地电阻不大于 0.5 Ω。

2 沙梁水电站等电位接地网敷设设计

沙梁水电站等电位接地网的敷设原则，主要涉及等电位铜缆的敷设范围布置及敷设型式、等电位铜缆的截面选择以及等电位接地网与主接地网的连接方法。

2.1 等电位铜缆的敷设总体布置

沙梁水电站的中控室是二次设备主要集中点，其他二次设备主要分布在6.3 kV配电室、发电机旁的保护装置、35kV开关站的现地端子箱以及敷设二次电缆的沟道。针对此种情况，结合二次系统等电位接地网的敷设原则，电站等电位接地网敷设总体布置为：

本电站中控室不设防静电地板，在柜屏下电缆沟道内，按柜屏布置的方向，敷设专用铜缆，采用放热焊接的方法将该铜缆首末端连接，形成“目”字形闭环回路，并将6.3 kV配电室也扩联之内，作为沙梁水电站控制室主等电位接地网，与主接地网只能存在唯一的连接点，此连接点选择在电缆竖井内。

分散布置在主厂房的屏柜，如发电机层屏柜、励磁屏、机组LCU屏成“一”字型分散布置在发电机层上游侧。在三台发电机机旁柜的下层，沿屏柜布置方向，顺着电缆沟使用铜缆可靠连接，引致主等电位接地网。并通过等电位铜缆汇集到中控室的等电位接地网与主接地网一点连接处进行可靠连接。

由于沙梁水电站的35 kV开关站距离主控室较近，且间隔面积较小，故将其当作分散布置的二次设备处理，35 kV开关站的等电位网主要是保护控制电缆以及防止控制电缆屏蔽层环流对电缆芯线的电磁干扰，因此沙梁电站通过等电位铜缆汇集到中控室的等电位接地网与主接地网一点连接处进行可靠连接即可，且连接点远离高压母线、避雷针、避雷针接地点与大接地电流注入点具体35 m[3]。

等电位系统图如图1所示：

图1 等电位接地系统图

2.2 沙梁水电站等电位铜缆的截面选用情况

（1）二次接地网与主接地网紧密连接，但与主接地网只能存在唯一的连接点，除了此连接点以外其他部分与主接地网绝缘，在工程实践中，一般的做法是利用电阻值较低的铜排，将接地铜排均使用小绝缘子架起固定在电缆支架上，但这种做法在施工复杂，造价高，总结已有工程经验，沙梁水电站选择120 mm2的铜缆构成等电位接地网，铜缆因本身绝缘，故不需要小绝缘子，可直接放置在电缆沟内。

（2）等电位接地网与主接地网连接线用4根截面为50 mm2的铜缆构成共点接地，接地点选择在电缆竖井内。屏柜上装置的接地端子，用截面为4 mm2的多股铜线与接地铜排相连。35 kV开关站的就地端子箱使用截面为100 mm2的铜缆与等电位接地网相连。电缆屏蔽层应用截面为4 mm2的多股铜线与接地铜排相连。

2.3 沙梁水电站等电位接地网与主接地网的连接

接地方式有两种：即两点接地和一点接地，对于继电保护和自动装置来说，由于所在回路选择即为：室内等电位接地网与主接地网一点连接，而且连接点选择在电缆竖井处[4]。

3 结语及建议

3.1 结论

本文结合沙梁水电站的工程实例，提出了切实可行的二次系统等电位接地网的敷设方案，设计采用合适的接地方式、低电阻的地网以及恰当的均压措施后，可以有效地提高二次设备的抗干扰能力，减少二次设备异常动作的发生，有效抑制进区短路故障和雷击事故二次设备造成伤害，是电站主接地网的有效补充。

3.2 建议

3.2.1 设备配置订货

在工程招标后，监控保护等电气二次屏柜往往由同一厂家供货，同时也有部分保护装置安装在一次屏柜上。依据设备布置情况，在项目技术联络会时可以要求供货厂家将同排布置的屏柜，出厂前就将符合要求的等电位铜排敷设在柜子两侧，设备到场就位后，仅需要将相邻屏柜之间的等电位铜排可靠插接即可。现场施工人员仅需将同一排的屏柜与等电位接地网两点连接，省去了每面屏柜都单独连接的重复工作。这样做使得等电位接地网的敷设更加简便，节省了材料，同时大大降低了由于敷设焊接操作不当造成的故障，也使得工程责任划分更加的明确。

3.2.2 敷设接地网系统设计

在工程实践中，传统的做法是将接地裸铜排使用小绝缘子架起固定在电缆支架上，使其与一次接地网绝缘。根据本次工程经验，建议选择120 mm2的铜缆构成二次系统等电位接地网，因其本身绝缘，故不需要小绝缘子，可直接放置在电缆沟内，这样做大大降低了施工难度，同时也降低了工程造价。

[1]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求[Z].北京：国家电力调度通信中心，2006.

[2]唐宝锋.二次系统等电位接地网的敷设 [J].电力系统保护与控制。2009，37（14）：112-115.

[3]李宾皑.电力系统二次设备的接地和接地铜排的敷设[J].华东电力.2005，33（9）：60-63.

[4]汤相彬.二次系统等电位接地网的敷设[J].华东电力.2012，（8）：57-59.

TM645

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1673-9000（2017）05-0121-02

2017-06-16

郭琳（1983-），女，陕西三原人，高级工程师,主要从事水利水电电气设计工作。