瓦斯电厂接地系统设计

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引言

电力系统的接地安全是一个非常重要的问题，电气事故中接地故障占很大比例，因此接地问题越来越受到人们的重视。在设计瓦斯电厂接地系统时，需将安全、科学、规范等方面考虑在内，确保接地设计的完善和可靠。电气设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行和人身安全起着重要的作用。近年来国家对新能源发电政策支持力度加大，瓦斯综合利用发电项目很多，由于瓦斯电厂很多区域具有爆炸危险隐患的特殊性，因此接地系统设计更要规范及合理。

1接地装置的组成

电厂接地装置主要是指在地面下埋设的接地体和连接引线的接地线。接地体可分为垂直接地体和水平接地体，垂直埋设在地下的导体为垂直接地体，水平埋设在地下的导体则为水平接地体，由水平接地体连接成网称为水平接地网。复合接地网是指接地网中有垂直接地体和水平接地网。电厂接地系统一般充分利用自然接地体外，还在地面下敷设水平接地网组成复合人工接地装置，形成闭合环状接地网格，网格外缘各角做成圆弧形。当利用自然接地装置时，采用至少两根接地线在不同的地点与水平接地网相连接，以保证人身及设备安全，所有电气设备及金属基础或固定件均应可靠接地。接地装置的人工接地体，导体截面应符合《交流电气装置的接地设计规范》的要求。

2接地电阻

参照《交流电气装置的接地》的规定，总的接地电阻一般不超过0．5Ω。设计时应掌握工程地点的地形地貌、土壤的种类和分层状况，并应实测或搜集站址土壤及江、河、湖泊等水的电阻率、地质电测部门提供的地层土壤电阻率分布资料和关于土壤腐蚀性能的数据，充分了解站址处较大范围土壤的不均匀程度。接地网的接地电阻按下面公式的要求计算：R≤2　000／Ie式中：R为考虑季节变化的最大接地电阻，Ω；Ie为经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值，A。

3接地装置的敷设

接地体顶面埋设深度一般敷设在冻土层以下，无当地气象条件资料时，设计不要小于0．6m。接地体一般采用镀锌处理，接地体和接地线连接部位外侧100mm范围内要做防腐处理，必须除掉锈渍和焊接时残留的焊药。电气设备的接地要单独与接地线连接，不能串接，也就是在1根接地线上连接多个需要接地的电气设备。瓦斯电厂有发电机组单台容量较小，数量多的特点，发电机的机座、设备外壳、开关柜以及中性点柜的金属底座，包括配电柜间封闭母线桥的外壳和中性点接地的变压器均要敷设专门的接地线与接地网可靠连接，为防止发电机组震动影响接地可靠性，发电机组外壳与接地线连接不能采用焊接方式，要采用螺栓连接方式。配电室或控制室内有继电保护屏时，屏柜接地端子用截面不小于4mm2的多股铜线和接地网连接，端子接线要紧固可靠，防止虚接。当保护屏柜装设连下方有电缆屏蔽层的专用接地铜排时，用截面不小于100mm2的绝缘导线或电缆将屏蔽每个盘柜的的专用接地铜排互相连通，再将该电缆与电厂电气一次接地网直接相连。

4电气装置的一般接地

电气装置接地一般分为工作接地和保护接地，两种接地装置可以共用或分开。工作接地一般多指发电机组、电力变压器等中性点的接地。保护接地是电气装置外露可导电部分的接地起保护作用。瓦斯电厂是利用煤矿井下瓦斯通过燃气内燃机发电的电厂，可能出现爆炸危险性混合气泄漏，具有隐患多、危险性大的特殊性。有效及可靠的接地措施是电厂安全运行的重要保障，通过以往工程实际经验和有关规范的要求，在瓦斯电厂设计时应要注意接地设计方面的说明和安装要求。以下几点是要注意的几个方面。

1）建筑物的低压系统接地点、电气外露导电部分的接地、电位接地的接地极等一般与防雷接地分开，但也可与防雷保护接地共用，共用时注意防雷接地与保护接地的安全距离。

2）户外变压器等电气装置的接地宜在变压器基础周边地下敷设闭合环形的接地线。

3）户外架空线路要引入室内开关柜时，线路杆塔上避雷器的接地线要与开关柜或配电室的接地装置连接，杆塔接地线入地处要设置接地装置。

4）接地体（线）的焊接要采用搭接焊，接地体（线）为扁钢时，搭接长度不小于宽度的2倍；当接地的镀锌扁钢与其他管材焊接时，要注意扁钢弯成弧形钢带或直角形方便与其他管材焊接，并在接触面两侧进行焊接。

5雷电保护和防静电的接地

雷电保护是指保护建筑物、电力系统及其他一些电气装置和设施免遭雷电击中引发设备损害的措施。雷雨天闪电产生电场和磁场，在其作用下，邻近金属导体上会产生电磁感应和静电感应，许多时候能引起金属部件之间产生火花，这种情况的发生会对电力设备的正常运行产生干扰，对存放易燃、易爆物品的建筑物的后果更是不敢想象，引起燃烧或爆炸。同样，静电感应产生火花也会引起有易燃易爆气体混合物存在场所的安全，瓦斯电厂有瓦斯气体放散口或是储气柜等易燃易爆的区域，雷电保护和防静电接地措施对于瓦斯电厂同样应引起人们的重视。需要注意以下几点。

1）电厂或变电站的配电装置构架上避雷针的接地引下线要与厂区接地网连接，并设计接地极等接地装置。接地引下线与接地网的连接点和变压器的接地导体（线）与接地网连接点之间的距离不得小于15m。

2）电厂主厂房顶部装设避雷针时，要采取加强分流措施，多处引接接地线地面接地网。工艺专业或其他电气设备的接地点要尽量远离避雷针接地引下线的入地点，距离一般不小于5m。

3）在主控制室、各电压等级配电室和屋顶上装设直击雷保护装置时，若屋顶是金属材质，要将金属部分接地；屋顶为钢筋混凝土结构时，则将其结构内钢筋焊接成网后用接地线下引接地；屋顶结构为非导电材质时，要采用避雷带保护，避雷带的网格大小尺寸按照建筑物的防雷保护等级的不同而设置，并每隔10～20m设接地引下线。

4）电厂主厂房、预处理车间或是有瓦斯放散的管口的建构筑物，采用独立避雷针保护为宜，并采取防止雷电感应的措施。

5）当电厂设置瓦斯储气罐时，气罐周围设置闭合环形接地装置，与气罐间距不小于3m，接地电阻不超过10Ω，接地点不能少于两处，且接地点间距不要超过30m。

6）架空管道每隔20～25m应接地一次，接地电阻不应超过30Ω。管道上的阀门、法兰、弯头等管道连接处要用软铜线或跨接线连接，也不能少于2处。

7）在主厂房、瓦斯气体预处理室其他有人员进出的建筑物门前设置防静电消除装置。

6二次设备的等电位接地

为确保继电保护正确可靠动作以及电厂稳定运行，电厂继电保护及安全自动装置二次回路接地也有相关的要求，譬如使用专用接地线单独接地，不能与另一接地回路串接或经其他过渡端子接地等等。瓦斯电厂也应按照继电保护设备二次接地的要求执行，同时得注意以下事项。

1）在设计等电位接地时控制室接地网用专用支架固定。当室内做防静电活动地板时，支架固定在控制柜体土建基础上，支架距离地面约150mm。

2）当设计有专门的电缆夹层时，沿电缆夹层在屏柜下方要敷设100mm2的专用铜排（缆），形成闭环回路即等电位接地网。

3）当室外电缆沟内的铜排需要引入室内，在电缆竖井处用100mm2铜缆要与主接地网一点连接，且与室内的等电位接地网的接地点布置在同一处。

7结语

电厂的接地与设备稳定运行和人们的安全息息相关，瓦斯电厂之类的具有爆炸危险场所的接地设计和安装等方面更应引起人们的重视，做到设计规范和合理，施工准确和精细，有效地保证电厂稳定运行。

作者：关华 单位：煤炭工业太原设计研究院