第八章接地.docx

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第八章接地

　大纲要求

　　1）熟悉电气接地的设计； 

　　2）了解直流输电系统接地的基本要求； 

　　3）熟悉高土壤电阻率地区接地设计； 

　　4）掌握接地电阻、接触电位差、跨步电位差的计算。

　　高频考点提示

　　本章在整个考试中分值大概占25分，其中专业知识占15分左右，案例占10分左右。

考点集中，考试题目难度一般。

答题依据主要有《电力工程电气设计手册电气一次部分》第十六章、《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）、《水力发电厂接地设计技术导则》（DL／T5091一1999）等。

重点考查接地相关概念、接地电阻计算、接触电位差和跨步电位差的计算、接地装置热稳定校验、人工接地及工频接地电阻的计算、最大接触电位差的概念和最大接触电位识差的计算等。

单项选择题 

（1）110kV有效接地系统的配电装置，如地表面的土壤电阻率为500Ω·m，单项接地短路电流持续时闯为4s，则配电装置允许的接触电位差和跨步电位差最接近以下哪组数据?

（2012）

　　A．259V、524V

　　B．75V、150V

　　C．129．5V、262V

　　D．100V、200V

（2）关于接地装置，以下哪项不正确?

　　A．通过水田的铁塔接地装置应敷设为环形 

　　B．中性点非直接接地系统在居民区的无地线钢筋混凝土杆和铁塔应接地 

　　C．电杆的金属横担与接地引线间应有可靠连接 

　　D．土壤电阻率为300Ω·m有地线的杆塔工频接地电阻不应大于200Ω 

　　（3）风电场的测风塔顶部应装设有避雷装置，接地电阻不应大于（　　）。

（2011）

　　A．5Ω

　　B．10Ω

　　C．4Ω

　　D．20Ω 

　　（4）架空线路杆塔的接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时，垂直接地极的间距及水平接地极的间距应符合下列哪一规定?

（2011）

　　A．垂直接地极的间距不应大于其长度的两倍；水平接地极的间距不宜大于5m

　　B．垂直接地极的间距不应小于其长度的两倍；水平接地极的间距不宜大于5m

　　C．垂直接地极的间距不应大于其长度的两倍；水平接地极的间距不宜小于5m

　　D．垂直接地极的间距不应小于其长度的两倍；水平接地极的间距不宜小于5m

　　（5）变电所中，GIS配电装置的接地线设计原则，以下哪项是不正确的?

（2011）

　　A．在GIS配电装置间隔内，设置一条贯穿GIS设备所有间隔的接地母线或环行接地母线，将GIS配电装置的接地线接至接地母线，再由接地母线与变电所接地网相连 

　　B．GIS配电装置宜采用多点接地方式，当采用分相设备时，应设置外壳三相短接线，并在短接线上引出接地线至接地母线 

　　C．接地线的截面应满足热稳定要求，对于只有两或四条时其截面热稳定校验电流分别取全部接地电流的35％和70％ 

　　D．当GIS为铝外壳时，短接线宜用铝排，钢外壳时，短接线宜用铜排 

　　（6）某变电所中接地装置的接地电阻为0．12Ω，计算用的入地短路电流为12kA，最大跨步电位差系数、最大接触电位差系数计算值分别为0．1和0．22，请计算，最大跨步电位差、最大接触电位差分别为下列何值?

（2011）

　　A．10V、22V

　　B．14．4V、6．55V

　　C．144V、316．8V

　　D．1000V、454．5V

　　（7）架空送电线路每基杆塔都应良好接地，降低接地电阻的主要目的是（　　）。

（2011）

　　A．减小入地电流引起的跨步电压 

　　B．改善导线绝缘子串上的电压分布（类似于均压环的作用）

　　C．提高线路的反击耐雷水平 

　　D．良好的工作接地，确保带电作业的安全 

　　（8）某电力工程中的220kV户外配电装置出线门型架构14m，出线门型架构旁有一冲击电阻为20Ω的独立避雷针，独立避雷针与出线门型架构间的空气距离最小应大于等于（　　）。

（2011）

　　A．6m

　　B．5.4m

　　C．5m

　　D．3m

　　（9）在低阻接地系统中，流过接地线的单相接地电流为20kA，短路电流持续时间为0．2s，接地线材料为钢质，按热稳定条件（不考虑腐蚀，接地线初始温度为40℃）应选择接地线的最小截面为（　　）。

（2008）

　　A．96mm2

　　B．17mm2

　　C．130mm2

　　D．190mm2　　

　　参考答案：

　　1.答案：

[D]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第3.4条式1和式2。

　　分析：

接触电位差和跨步电位差经常考，要注意区分电压等级。

110kV及以上电压等级的计算公式和3～66kV电压等级的计算公式不同。

　　2.答案：

[D]

　　依据：

根据《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第6．3条可知A答案对，根据第4．1条第k款可知B答案对。

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL／T620—1997）第6．1．7条可知C答案对，根据6．4．1条及表8可知D答案错。

　　3.答案：

[C]

　　依据：

《风电场风能资源测量方法》（GB／T18709—2002）第6．1．4条：

“测风塔顶部应有避雷装置，接地电阻不应大于4Ω”。

　　4.答案：

[D]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第6．3．4条：

“当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时，垂直接地极的间距不应小于其长度的两倍；水平接地极间距不宜小于5m。

”

　　5.答案：

[C]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621一1997）第6．2．14条。

C答案应该改为对于只有两或四条时其截面热稳定校验电流分别取全部接地电流的70%和35%。

　　6.答案：

[C]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）式B3、式84、式87：

　　7.答案：

[C]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621一1997）第5．1．2条：

“宜适当选取杆塔的接地电阻，以减少雷电反击过电压的危害。

”

　　8.答案：

[B]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621一1997）式15：

　　Sa≥0．2Ri＋0．1h=（0．2×20＋0．1×14）m=5．4m

　　9.答案：

[C]

　　依据：

根据《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）式（C1）及表C1可得 

　　分析：

C为接地线材的热稳定系数，可由表C1查得。

考虑低电阻接地对钢质材料C取为70。

　多项选择题 

（1）水电站接地电阻当难以满足运行要求时，因地制宜采用下列哪几条措施是正确的?

（2012）

　　A．水下接地 

　　B．引外接地 

　　C．深井接地 

　　D．将钢接地极更换为铜质接地极 

（2）下列电力设备的金属部件，哪几项均应接地?

（2012）

　　A．SF6全封闭组合电器（GIS）与大电流封闭母线外壳 

　　B．电力设备传动装置 

　　C．互感器的二次绕组 

　　D．标称电压220kV及以下的蓄电池室内的支架 

　　（3）变电所内，下列哪些电气设备和电力生产设施的金属部分可不接地?

（2011）

　　A．安装在已接地的金属架构上的电气设备的金属部分可不接地 

　　B．标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架可不接地 

　　C．配电、控制、保护用的屏及操作台等的金属框架可不接地 

　　D．箱式变电站的金属箱体可不接地 

　　（4）一般情况下当三相短路电流大于单相短路电流时，单相短路电流的计算成果常用于下列哪几种计算中?

（2011）

　　A．接地跨步电压计算 

　　B．有效接地和低电阻接地系统中，发电厂和变电所电气装置保护接地的接地电阻计算 

　　C．电气设备热稳定计算 

　　D．电气设备动稳定计算 

　　（5）下列变电所中接地设计的原则中，哪些表述是正确的?

（2011）

　　A．配电装置构架上的避雷针（含挂避雷线的构架）的集中接地装置应与主接地网连接，由连接点至主变压器接地点沿接地体的长度不应小于15m

　　B．变电所的接地装置应与线路的避雷线相连，且有便于分开的连接点。

当不允许避雷线直接和配电装置构架相连时，避雷线接地装置应在地下与变电所的接地装置相连，连接线埋在地中的长度不应小于15m

　　C．独立避雷针（线）宜设独立接地装置，当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于10m

　　D．当照明灯塔上装有避雷针时，照明灯电源线必须采用直接埋入地下带金属外皮的电缆或穿入金属管的导线。

电缆外皮或金属管埋地长度在10m以上，才允许与35kV电压配电装置的接地网及低压配电装置相连 

　　（6）高压直流输电大地返回运行系统的接地极址宜选在（　　）。

（2011）

　　A．远离城市和人口稠密的乡镇 

　　B．交通方便，没有洪水冲刷和淹没 

　　C．有条件时，优先考虑采用海洋接地极 

　　D．当用陆地接地极时，土壤电阻率宜在1000Ω·m以下 

　　（7）下列哪些是属于A类电气装置的接地?

（2008）

　　A．电动机外壳接地 

　　B．铠装控制电缆的外皮 

　　C．发电机的中性点 

　　D．避雷针引下线 

　　（8）对B类电气装置，下类哪些可用作保护线?

（2008）

　　A．多芯电缆的缆芯 

　　B．固定的裸导线 

　　C．煤气管道 

　　D．导线的金属导管

　　参考答案：

　　1.答案：

[A、B、C]

　　依据：

《水力发电厂接地设计技术导则》（DL／T5091—1999）6．1、6．2、6．3标题。

　　分析：

有关水电厂接地、过电压保护与绝缘配合在2012年的题目里多次出现，应引起重视。

　　2.答案：

[A、B、C]

　　依据：

《变流电气装置的接地》（DL／T621一1997）第4．1条。

　　分析：

根据第4．2条规定标称电压220kV及以下的蓄电池室内的支架可不接地。

　　3.答案：

[A、B]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第4．1条、第4．2条。

　　4.答案：

[A、B]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）有关跨步电位差计算公式、接地电阻计算相关公式以及《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T5222—2005）短路电流计算相关内容。

　　5.答案：

[A、B]

　　依据：

根据《交流电气装置的接地》（DL／T621一1997）第6．2．15条可知A答案正确；根据《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第6．2．4条可知B答案正确；根据《交流电气装置的过电压保护与绝缘配合》（DL／T62一1997）第7．1．6条可知C答案错误，应该改为不得小于15m；根据《交流电气装置的过电压保护与绝缘配合》（DL／T620—1997）第7．1．10条可知D答案错误。

　　6.答案：

[A、B、C]

　　依据：

根据《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定》（DL／T5224—2005）第5．1．4条，可知A、B、C答案正确；根据第5．1．5条可知，当采用陆地接地极时，要求接地极址具有宽阔而又导电性能良好的散流区，特别是在极址附近的土壤电阻率宜在100Ω·m以下，可知D答案错误。

　　7.答案：

[A、B]

　　依据：

根据《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第4．1条规定。

　　8.答案：

[A、B、D]

　　依据：

《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）第8．3．8条。

　　分析：

煤气管道显然不能作为保护线。

案例题 

　　题1：

某风力发电场，一期装设单机容量1800kW的风力发电机组27台，每台经箱式变升压到35kV，每台箱式变容量为2000kVA，每9台箱变采用1回35kV集电线路送至风电场升压站35kV母线，再经升压变升至110kV接入系统，其电气主接线如图8-1所示。

（1）35kV架空集电线路经30m三芯电缆接至35kV升压站母线，为防止雷电侵入波过电压，在电缆段两侧装有氧化锌避雷器，请判断下列图8-2中避雷器配置及保护接线正确的是（　　）。

（2）主接线图中，110kV变压器中性点避雷器的持续运行电压和额定电压应为下列何值？

　　A．56．7kV71．82kV

　　B．72．75kV90．72kV

　　C．74．34kV94．5kV

　　D．80．64kV90．72kV

　　（3）已知变压器中性点雷电冲击全波耐受电压为250kV，中性点避雷器标准放电电压下的残压取下列何值更为合理?

　　A．175kV

　　B．180kV

　　C．185kV

　　D．187．5kV

　　（4）已知风电场110kV变电站110kV母线最大短路电流l"=Izt／2=Izt=30kA，热稳定时间t=2s，导线热稳定系数为87，请短路热稳定条件校验110kV母线截面应选择下列何种规格?

　　A．LGJ300／30

　　B．LGJ400／35

　　C．LGJ500／35

　　D．LGJ600／35

　　（5）已知每一回35kV集电线路上接有9台2000kV的箱式变压器，其集电线路短路时的热效应为1067kA2'S，铜芯电缆的热稳定系数为115，电缆在土壤中敷设时的综合校正系数为1，请判断下列哪种规格的电缆既满足载流量又满足热稳定要求?

　　注：

缆芯工作温度在80℃，周围环境温度为25℃。

　　A．3×95

　　B．3×120

　　C．3×100

　　D．3×185

　题2：

某220kV变电所，总占地面积为12000m2（其中接地网的面积为10000m2），220kV系统为有效接地系统，土壤电阻率为100Ω·m，接地短路电流为10kA，接地故障电流持续时间为2s，工程中采用钢接地线作为全所主接地网及电气设备的接地（钢材的热稳定系数取70）。

试根据上述条件计算下列各题。

（2010）

（1）220kV系统发生单相接地时，其接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列哪组数据?

　　A．55V、70V

　　B．110V、140V

　　C．135V、173V

　　D．191V、244V

（2）在不考虑腐蚀的情况下，按热稳定计算电气设备的接地线选择下列哪种规格是较合适的?

（短路的等效持续时间为1．2s）

　　A．40×4mm2

　　B．40×6mm2

　　C．50×4mm2

　　D．50×6mm2

　　（3）计算一般情况下，变电所电气装置保护接地的接地电阻不大于下列哪项数值?

　　A．0．2Ω

　　B．0．5Ω

　　C．1Ω

　　D．2Ω 

　　（4）采用简易计算方法，计算该变电所采用复合式接地网，其接地电阻为（　　）。

　　A．0．2Ω

　　B．0．5Ω

　　C．1Ω

　　D．4Ω 

　　（5）如变电所采用独立避雷针，作为直接防雷保护装置其接地电阻值不大于（　　）。

　　A．10Ω

　　B．15Ω

　　C．20Ω

　　D．25Ω

题3：

220kV屋外变，海拔1000m以下，土壤电阻率ρ=200Ω·m，设水平接地极为主人工接地网，扁钢，均压带等距布置。

（2009）

（1）最大运行方式下接地最大短路电流为10kA，站内接地短路入地电流为4．5kA。

站 

　　外接地短路入地电流为0．9kA，则该站接地电阻应不大于（　　）。

　　A．0．2Ω

　　B．0．44Ω

　　C．0．5Ω

　　D．2．2Ω 

（2）若该站接地短路电流持续时间取0．4s，接触电位差允许值为（　　）。

　　A．60V

　　B．329V

　　C．496．5V

　　D．520V

　　（3）站内单相接地入地电流为4kA，网最大接触电位差系数取0．15，接地电阻为0．35Ω。

则网最大接触电位差为（　　）。

　　A．210V

　　B．300V

　　C．600V

　　D．1400V

　　（4）若该站接地短路电流持续时间取0．4s，跨步电压允许值为（　　）。

　　A．90V

　　B．329V

　　C．496．5V

　　D．785V

　　（5）站内单相接地入地电流为4kA，最大跨步电位差系数取0．24，接地电阻0．35Ω，则最大跨步电位差为（　　）。

　　A．336V

　　B．480V

　　C．960V

　　D．1400V

题4：

某发电厂，处Ⅳ级污染区，220kV升压站，GIS。

（2009）

（1）耐张绝缘子串选XPW-160（几何爬电460mm），有效率为1，求片数。

　　A．16片 

　　B．17片 

　　C．18片 

　　D．19片 

（2）220kVGIS的接地短路电流为20kA，GIS基座下有两条地引下线与主接地连接，在热稳定校验时，应该取热稳定电流为（　　）。

　　A．20kA

　　B．14kA

　　C．10kA

　　D．7kA

　　（3）某一接地引下线短路电流为15kA，时间为2s，扁钢，热稳定截面应大于（　　）。

　　A．101mm2

　　B．176．8mm2

　　C．212．1mm2

　　D．301．3mm2

　　（4）主变套管、GIS套管对地爬电距离应大于（　　）。

　　A．7812mm

　　B．6820mm

　　C．6300mm

　　D．5500mm

　题5：

某220kV配电装置内的接地网，是以水平接地极为主，垂直接地极为辅，且边缘闭合的复合接地网，已知接地网的总面积为7600mm2，测得平均土壤电阻率为68Ω·m，系统最大运行方式下的单相接地短路电流为25kA，接地短路电流持续时间为2s，据以上条件解答下列问题。

（2008）

（1）计算220kV配电装置内的接触电位差不应超过下列何值?

　　A．131．2V

　　B．110．8V

　　C．95V

　　D．92．78V

（2）计算220kV配电装置内的跨步电位差不应超过下列何值?

　　A．113．4V

　　B．115V

　　C．131．2V

　　D．156．7V

　　（3）假设220kV配电装置内的复合接地网采用镀锌扁钢，其热稳定系数为70，保护动作时间和断路器开断时间之和为1S，计算热稳定选择的主接地网规格不应小于下列哪种?

　　A．50×6

　　B．50×8

　　C．40×6

　　D．40×8

　　（4）计算220kV配电装置内复合接地网接地电阻为下列何值（按简易计算式算）?

　　A．10Ω

　　B．5Ω

　　C．0．391Ω

　　D．0．5Ω 

　　（5）假设220kV变压器中性点直接接地运行，流经主变压器中性点的最大接地短路电流值为1kA．厂内短路时避雷线的工频分流系数为0．5，厂外短路时避雷线的工频分流系数为0．1，计算220kV配电装置保护接地的接地电阻应为下列何值?

　　A．5Ω

　　B．0．5Ω

　　C．0．39Ω

　　D．0．167Ω

题6：

某110kV变电站接地网范围为120×150m，由15×15m正方形网络组成，接地体为60×8mm2截面的镀锌扁铁，埋深0．8m。

已知土壤电阻率为ρ=300Ω·m，请回答下列问题。

（供配电2008）

（1）计算该接地网的工频电阻最接近下列哪项数值?

　　A．1．O44Ω

　　B．1．057Ω

　　C．1．515Ω

　　D．0．367Ω 

（2）若接地装置的接地电阻为1Ω，110kV有效接地系统计算入地短路电流为10kV，接地短路电流持续时间为0．5s，最大接触电位差系数Ktmax=0．206，计算最大接触电位差数值并判断下列哪项是正确的?

　　A．7940V，不满足要求 

　　B．2060V，满足要求 

　　C．2060V，不满足要求 

　　D．318．2V，满足要求 

　　（3）若接地装置的接地电阻为1Ω，110kV有效接地系统计算入地短路电流为10kA，接地短路电流持续时间为0．5s，最大跨步电位差系数Ksmax=0．126，计算最大跨步电位差数值并判断下列哪项是正确的?

　　A．8740V，不满足要求 

　　B．1260V，满足要求 

　　C．1260V，不满足要求 

　　D．543．1V，满足要求

　题7：

某厂根据负荷发展需要，拟新建一座110／10kV变电站，用于厂区内10kV负荷的供电，变电站基本情况如下：

（供配电2009）

　　1）电源取自地区110kV电网（无限大容量）； 

　　2）主变采用两台容量为31．5MVA三相双绕组自冷有载调压变压器，户外布置，变压器高低压侧均采用架空套管进线； 

　　3）每台变压器低压侧配置两组10kV并联电容器，每组容量2400kvar；采用单星形接线，配12％干式空心电抗器，选用无重燃的真空断路器进行投切； 

　　4）110kV设备采用GIS，户外布置，10kV设备采用中置柜户内双列布置； 

　　5）变电站接地网水平接地极采用F20热镀锌圆钢，垂直接地极采用L50×50×5热镀锌角钢，接地网埋深0．8m，按图8-3敷设。

　　请回答下列问题：

（1）在本站过电压保护中，下列哪一项无须采取限制措施?

　　A．工频过电压 

　　B．谐振过电压 

　　C．线路合闸和重合闸过电压 

　　D．雷电过电压 

（2）当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压时，10kV并联电容器组过电压可采用图8-4～图8-7中哪一个图的接线方式?

　　A．图8-4

　　B．图8-5

　　C．图8-6

　　D．图8-7

　　（3）变电站采用独立避雷针进行直击雷保护，下列有关独立避雷针设计的表述哪一项是不正确的?

　　A．独立避雷针宜设独立的接地装置。

在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不应超过10Ω 

　　B．独立避雷针宜设独立的接地装置，接地电阻难以满足要求时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于10m

　　C．独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面 

　　D．110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。

否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施

　　（4）变电站场地均匀土壤电阻率为50Ω·m，则本站复合接地网的接地电阻为哪项?

（要求精确计算，小数点保留4位）

　　A．0．5886Ω

　　B．0．5826Ω

　　C．0．4741Ω

　　D．0．4692Ω

　题8：

某110kV变电站采用金户内布置，站内有两台主变压器，110kV采用中性点直接接地方式。

变电站内仅设一座综合建筑物，建筑物长54m、宽20m、高18m，全站围墙长73m、宽40m。

变电站平面布置如图8-8所示，请回答下列问题。

（供配电2010）

（1）该变电站110kV配电装置保护接地的接地电阻R应满足下列哪一项?

并说明依据和理由。

（式中，I为计算用的流经接地装置的入地短路电流）

　　A．R≤2000／I

　　B．R≤250／I

　　C．R≤120／I

　　D．R≤50/I

（2）该变电站接地网拟采用以水平接地极为主73×40（长×宽）边缘闭合的复合接地网， 

　　水平接地板采用ф20的热镀锌圆钢。

垂直接地极采用L50×50×5的热镀锌角钢，敷设深度为0．8m，站区内土壤电阻率约为100Ω·m。

请采用《交流电气装置的接地》（DL／T621—1997）附录中式（A3）的方法计算变电