过电压保护和接地方案优化

（1）绝缘配合设计原则及保护方式。

过电压保护包括发电/电动机电压侧保护、升高电压侧保护和中性点保护等，主要从以下几点考虑：

1）呼和浩特抽水蓄能电站的绝缘配合是以氧化锌避雷器保护作为基础，该避雷器的保护特性决定被保护设备的雷电冲击基准绝缘水平BIL。本电站500kV开关设备雷电冲击耐压水平定为1550kV。

2）在线路空载合闸时，由于线路电感-电容的振荡将产生合闸过电压，通常限制该类过电压的有效措施是在断路器上安装合闸电阻或在线路两端安装氧化锌避雷器。本电站输电距离仅为28km，故只考虑设氧化锌避雷器用来限制合闸和重合闸过电压。

3）为防止操作空载母线产生的重击穿过电压对电气设备造成危害，在500kV出线侧设置氧化锌避雷器保护。

4）为防止静电耦合过电压危及主变压器低压侧线圈绝缘，在发电/电动机出口侧设置氧化锌避雷器。

（2）中性点接地方式。

主变压器中性点接地方式按直接接地方式考虑，发电/电动机中性点装设接地变压器。

（3）电站接地设计。

1）电阻率。根据电阻率现场测试成果，确定本电站部分地区的岩石和水的电阻率，见表2.2.4。

表2.2.4　电站岩石和水的电阻率　单位：Ω

2）入地短路电流。根据电站短路电流计算结果可知，500kV母线上单相短路电流周期分量为18.068kA（T=0s），其中1～4号机提供的单相短路电流为6.532kA，系统提供的单相短路电流为13.165kA。经计算，当在电站内发生单相接地短路时，流经接地装置的入地短路电流为6.583kA。(www.xing528.com)

3）接地电阻计算。电站为大接地短路电流系统，电站接地装置的接地电阻宜符合下面的公式要求：

R≤2000/I

式中：R为电站接地装置最大接地电阻，Ω；I为计算用的流经接地装置最大的入地短路电流，A。

若接地网接地电位按2000V考虑，则电站接地装置总的接地电阻应达到0.30Ω。结合本电站所处地理位置地质条件，厂房、主变压器洞基岩电阻率达6500～8200Ω·m，属高电阻率地区，因此要做到R≤0.30Ω是非常困难的。为此，在进行电站接地设计时，除考虑充分利用自然接地体和水下接地网外，还需采用部分隔离和均压措施来降低接触电位差和跨步电位差。

（4）接地装置。

由于岩石电阻率很高，除充分利用自然接地体降低电站的接地电阻外，还应考虑敷设以水平接地体为主的人工接地网。接地系统由人工接地网和自然接地体两大部分组成。

1）人工接地网。在上水库进/出水口混凝土底板扩散段做人工接地网。上水库底板高程为1886.00m，面积约为10000m2，水深5～37m，ρ/ρs取116.7，该部分工频接地电阻计算值约为1.1Ω。

在下水库进/出水口混凝土底板上做人工接地网。下水库底板高程为1343.00m，面积约为4万m2，水深10.7～45m，ρ/ρs取150，该部分工频接地电阻计算值约为0.8Ω。

500kV地面出线场地处下水库进/出水口和下水库拦河坝之间靠近左岸的库区公路旁，平台高程为1405.50m，面积约为2500m2，该部分工频接地电阻计算值约为40Ω。从计算值可以看出，地面出线场接地网仅能起到均压作用，对降低全厂工频接地电阻所起作用很小，故根据需要采用适量的人工降阻剂。

2）自然接地体。为有效降低接地电阻，应充分利用电站的自然接地体，如压力钢管、机组蜗壳、闸门槽及各种钢预埋件等。除此之外，还应利用主副厂房、主变压器洞及各种洞室等钢筋混凝土内的钢筋作为自然接地体。

3）接地网的布置。上水库进/出水口扩散段底板的人工接地网与进/出水口各闸门槽相连接，并通过两条压力钢管与主厂房蜗壳连接，利用扁钢引上后再与主副厂房各层均压接地网连接。主厂房的主接地扁钢经四条尾水管钢筋与下水库各闸门槽及下水库扩散段和底板的人工接地网连接。

主副厂房接地扁钢经四条母线洞、低压电缆廊道与主变压器洞各层均压网连接，再经出线洞与500kV地面出线场接地网相连。500kV地面出线场距离下水库内的人工接地网较近，其接地网采用两根以上镀锌扁钢或铜带与下水库内的人工接地网可靠连接。