浪尖日月分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ljry8044 物理学歪人 电气接地学雷人 qq:9792255

博文

由接地短板说说三峡水利枢纽工程的一个先天性弊端

已有 6907 次阅读 2012-10-18 08:19 |个人分类:电气接地|系统分类:科普集锦| 三峡, 接地, 大停电

 
摘要:由于接地短板之故,三峡水利枢纽工程在旱季须将左岸运行机组减至11台以下以确保安全,为此,就只能牺牲部分发电量,要不减少对下游的供水量(可此时往往也是下游最需要水的时候)必须在两难中择取其一。
 
正如犯错是永恒的一样,故障也是永恒的,尤其是复杂的变电站电气设备,一旦产生故障电流,瞬间积聚的电能会大幅度抬高设备对地电位,相应的设备全都变成了危险的“高压线”,将会击穿设备和人员放电,导致机毁人亡的灾难性后果。
为此,变电站须有严格的接地措施(一般须投资数十万元建立数千至一万多平方米的接地网),以确保故障时变电站系统对地地位被控制在2000V以下。而完全建成后的三峡电站故障时的最大入地电流将达约33KA,接地电阻必须低达2000/33000=0.06Ω,才能保障系统设备安全。为此,共需布置约70km2接地网(电阻率按1000Ω·m估算),这是不可想象的,不可能做到。这也是论证期间很多人反对在此建三峡水利枢纽工程的原因之一。
因此,必须降低接地电阻值要求,根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》规定,如接地电阻不能降至0.06Ω,还可以通过技术经济比较增大接地电阻,但不得大于5Ω。但如将三峡电站的接地装置的接地电阻放宽至5Ω,那么,产生33KA的故障电流时,其对地电位的升高将高达33000×5=165000V,产生的高跨步电压、接触电压足以致命,而且160kV的电位还会击穿控制电缆、击毁继电器等站内电气设备,突发性停电必须整个电网严重失衡,产生的巨大真空漩涡将会迅速压垮整个华中电网,导致大停电事故。如果1000kV特高压输电电网建成,各区电网形成互联系统,那么将可能导致全国大停电事故(大停电机理参为何说中国也将面临印度大停电之隐患)。
因此,必须适当放宽接地电阻值要求,但也不能随意放宽,否则就会导致电站的安全运行得不到保障。那么,究竟取多大的接地电阻值才算合理呢?关键还是得看控制电缆和继电器等设备安全工作时所允许系统设备的最大对地电位。
一系列的实验研究证实,电缆可承受工频电压15kV,继电器可承受工频电压5.5kV,故电站接地装置的允许电位升高到5000V应该是容许的,只需将电缆的屏蔽层剥掉1cm就可以了。而且,5000V的对地电位也可以基本满足人身安全:最大接触电压直接符合要求,最大跨步电压只需作适当的处理也能满足要求。
这样,只需将接地电阻降至5000/33000=0.15Ω以下,就能在各分厂所有机组同时运行时,保障设备的安全运行。
经过武汉大学、长江水利委员会设计院等多位著名学者、专家的分析研究和试验论证,最终共计布置了高达100 000 000m2(相比于国内一般也就几千到一万多m2的地面面积来说,这可是一个天文数字)的巨额面积的接地网,将接地电阻降至0.18Ω左右,旱季时电阻率最高,接地电阻值达到最大值0.2Ω,若此时左岸电站所有机组同时运行,故障电流将会达到33KA,这会导致系统电位升高33000×0.2=6600V,超过了继电器5500V的承受限度,无法保障设备的安全运行。
但又不宜通过进一步降阻的方式来降低故障电流时地网电位的升高,为此,须在接地电阻值为0.2Ω的旱季里将左岸电站运行机组控制在11台以下,从而将故障电流控制在5000/0.2=25000A以内,保证继电器等电气设备的安全运行。至洪水期,整体电阻率下降,接地电阻会降至约0.17Ω,能够承受更高的故障电流,此时可根据实测接地电阻值大小来增加运行机组台数,从而能有效地利用好洪水资源,提高发电量。
当然,仅保障电缆、继电器等电气设备的安全运行还不够,还得采取进一步的均压、隔离等措施来进一步保障人身和其它一些设备的安全:
  1. 在82m高程地网边缘经常有人出入的通道处敷设与接地网相连的“帽檐式”均压带,以使跨步电压满足要求(接触电压已满足要求)。 在左岸电站,副厂房等有可能对低压设备产生较高电位差的高程上,敷设1根铜带以减少地网电位差,防止反击。
  2. 采用光纤传输三峡电站对外通信及左、右岸电站间通信线和信号线。不采用低压配电线路向电站外送电。左、右岸电站间仅有10kV厂用电有电气联系,且10kV电压等级的绝缘能耐压28kV水平。
  3. 接地装置区域内的金属管道应与接地装置多点连接,以避免在厂区发生危险,引出接地装置外的金属管道宜埋入地中引出。
因此,由于土壤电阻率过高,无法将接地电阻值将至理想值,只能牺牲部分发电量以确保安全(这就是说,现在正在进行的175m的蓄水中,有相当一部分不能用来发电),越是电阻率高的旱季越是如此,除非可以置下游的旱情不管。三峡水利枢纽的发电量须由实测接地电阻值确定,测量工作也是常人无法想象的,惊人的地网面积使得电流极放线长度达16.9km,必须通过架空线来延展,测量时还需断开与电网的连接,这还得协调各方,通过复杂的操作来实现(否则,突发性断电导致的负载失衡会导致大停电事故)。


https://wap.sciencenet.cn/blog-324673-623752.html

上一篇:电工疏忽与躺着中枪的意外致命事故
下一篇:为何说中国也将面临印度大停电之隐患

14 吕喆 刘庆丰 陈沐 曹广福 赵建民 陈儒军 陈小润 刘艳红 赵斌 庄世宇 严少华 李宇斌 fansg yxh3161

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (15 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-12-4 01:04

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部