季节性冻土地区变电站地网入地故障电流分析及其限制措施研究

季节性冻土地区,冬季土壤冻结后,其电阻率急剧增加,不仅导致接地电阻上升数倍,同时会引起变电站内部短路时流入地网的故障电流发生变化。文中研究了季节性冻土地区土壤冻结深度对地网分流系数的影响规律。首先建立了季节性冻土地区的土壤结构模型,根据土壤的冻结规律,改变土壤的结构与电阻率,仿真得到了不同情况下变电站地网入地短路电流的分配规律。研究发现:由于杆塔的接地体埋深要小于地网的埋深,杆塔接地装置受冻土影响更大,导致变电站分流系数急剧增加,甚至超过50%,使得原有地网设计无法满足安全标准;仅对地网增设垂直接地极降阻会导致其分流系数的增大,变电站进出线路的临近6～7基杆塔的接地是影响变电站分流的主要因素,因此可以通过对其增设垂直接地极或加大埋深的方式来降低地网分流系数,通过该方法可以提高季节性冻土地区地网的安全性能。     

季节因素对发变电站接地系统安全性能的影响

季节因素将影响地网的安全性能,导致地网的接地电阻、接触电压和跨步电压的改变。采用数值计算方法分析了季节因素对地网安全性能的影响。雨季将导致地网接地电阻及地表跨步电压减小,但有可能导致接触电压增加。冰冻季节将导致地网接电阻增加,如果冰冻层的电阻率很高,接地电阻将增加到原来的１．７～３．０倍;冰冻季节还导致接触电压和不电压增加。当冰冻层厚度超过地网的埋深时,导致地风遥大幅度下降,危害人身安全。在高寒冰     

青藏铁路110kV输变电工程五道梁和沱沱河变电站的接地系统设计

为青藏铁路供电的110kV沱沱河和五道梁变电站地处高寒永冻地区,如何在高寒永冻地区进行接地系统设计对变电站的建设十分重要。通过测试二次电缆和二次设备的绝缘耐受特性,提出可将地电位升高提高到5kV。采用电磁场数值计算方法对分层土壤中接地系统的电气参数进行计算, 分析比较了各种可行的高寒冻土地区接地系统的设计方案, 讨论了深垂直接地极的布置规律、水平地网的埋设深度、接地系统的均压优化布置对接地系统接地电阻、接触电压和跨步电压的影响。最终得出了坨坨河和五道梁两变电站的接地系统设计方案,并总结归纳了高寒冻土地区变电站接地系统的设计规律。     

1 000 kV特高压变电站接地系统的设计

特高压系统的电压等级高、容量大,接地短路电流将相当大,为确保电力系统的安全、可靠运行,对接地系统的要求将更加严格。结合晋东南特高压变电站短路电流分流系数变化曲线,提出了变电站接地电阻的设计取值方法。采用电磁场数值计算方法对分层土壤中接地系统的电气参数进行计算。分析表明,晋东南变电站采用水平地网可以将地电位升控制在5 000 V以内,但接触电压较大,超过了安全限值,探讨了应用深垂直接地极降低接触电压的效果,以及水平接地网的均压优化布置对接地系统接地电阻、接触电压和跨步电压的影响。最后给出了1 000 kV晋东南特高压变电站接地系统的设计方案以及二次电缆屏蔽层的接地方式。     

土壤特性对变电站接地网特性参数影响的数值分析

为了了解土壤特性对接地网特性参数(接地阻抗、地线分流、地网电位升高、场区压差、跨步电压和接触电压)的影响规律,结合具体的工程案例,采用数值仿真方法,分析接地网特性参数与土壤分层结构特性之间的相关性。结果表明,站址土壤电阻率不同时,接地网特性参数在变电站发生单相接地短路故障时具有不同的表现行为,接地网特性参数是分层结构土壤电阻率、接地网结构和形状以及入地故障电流水平等几个因素协同作用的结果。高土壤电阻率条件不利于散流,地网电位升高较高,但整体压差较小,跨步电压和接触电压分布较为均衡。低分层土壤电阻率条件下,地网电位升高很低,但场区压差较大,高水平跨步电压和接触电压可能出现在接地故障点且超过安全限值,在设计时应注意均压措施的完善。     

高土壤电阻率地区变电站接地网设计思路

针对高土壤电阻率地区变电站接地系统的接地电阻很难满足规程要求的问题,根据设备安全与人身安全的要求,分析了接地网设计的约束条件,并结合工程实例讨论了常规的接地网设计方法在高土壤电阻率地区的局限性;提出了一种不拘泥于现有规程中接地电阻限值的设计思路,即结合变电站的运行参数与设备参数得到接地电阻允许值的上限并利用均衡电压的思想优化接地网结构,然后根据接触电压与跨步电压的要求校核、修改设计方案以保证人身安全,同时,适度增加对一、二次设备保护的投入,保证设备安全。在高土壤电阻率地区,将放宽接地电阻上限值与加强设备保护的思想结合,可降低工程总体造价,达到技术经济综合优化。实践证明,这种思路行之有效。     

特高压变电站接地优化设计

特高压变电站电压等级高、容量大,接地短路电流较大,为保证其接地系统具有良好的散流效果,确保人身和设备的安全,应对接地设计进行优化,均衡接地网地表位分布,降低接地电阻、接触电压和跨步电压。以某1 000 kV特高压变电站为例,采用CDEGS软件作为仿真工具,考虑变电站实际占地面积和几何结构,结合当地季节因素,通过分析接地网埋深、不等间距布置、垂直接地极对接地系统关键参数的影响,以降低接地电阻、接触电压和跨步电压为目标,对接地设计进行优化,并分析了优化后的接地设计对改善接地效果的影响。     

柔性石墨接地体与金属接地体工频接地性能对比

为了研究柔性石墨接地材料与金属材料接地网的工频接地性能及其在发、变电站大型地网应用的可行性,使用仿真软件CDEGS计算了不同条件下两者的工频接地电阻、接触电压及跨步电压。结果表明:柔性石墨接地材料在低电阻率、大面积接地网的接地电阻与金属材料差别较大;接地网边角注流时,柔性石墨接地材料接地网的接触电压及跨步电压随着土壤电阻率的增大与金属接地材料的差异减小,这种差异随着接地网面积的增大趋于增大;合理设计接地线引线位置、优化接地网结构以及提高柔性石墨接地材料自身电导率,能拓宽其在发、变电站接地网的应用前景。     

高土壤电阻率地区110kV变电站降低接地电阻措施

为了降低变电站接地电阻,减小接触电压和跨步电压,提出了三维立体接地网处理措施,通过增加垂直接地深孔将接地系统向纵深方向发展,有效地解决了变电站接地系统的安全性问题。     

气候因素对接地系统的影响

雨季降水会引起表层土壤电阻率减小,形成低阻层.建立两层土壤模型,借助软件分析低阻层对接地系统接地电阻、接触电压、跨步电压和电位升的影响.     

Seasonal influences on safety of substation grounding system

The low or high resistivity soil layer formed in raining or freezing season affects the safety of the grounding system, and leads to changes of grounding resistance of the grounding system, step and touch voltages on the ground surface. This paper systematically discusses the seasonal influence on the safety of grounding system by numerical analysis method. If the thickness of the low-resistivity soil layer formed in raining season is smaller than the burial depth of the grounding system, the touch voltage would increase. On the other hand, the raining season leads the limit of touch voltage is smaller than the actual touch voltage, even if a surface granite layer is used. The influences of raining on the safety of grounding system must be comprehensively considered. When the high resistivity soil layer is formed in freezing season, the grounding resistance, step and touch voltages would increase with the thickness or resistivity of the freezing soil layer. When the thickness of high resistivity soil layer exceeds the burial depth of the grounding system, the grounding resistance, step and touch voltages would increase sharply, and the touch voltage would exceed the limit of touch voltage decided by a surface granite layer. In order to ensure the safety of the grounding system in freezing season, the grounding system must be designed carefully, and special measures should be used, long vertical grounding electrodes added to the grounding system can effectively attenuate the seasonal influence, and improve the safety of the grounding system.     

发电厂接地网土壤模型构建及其安全性评估

利用CDEGS软件对内蒙古地区某电厂接地网所处地区的土壤进行建模计算,分析了接地网的安全性。由于该电厂处于我国北方严寒地区,春冬季受地表覆盖冰雪的影响,土壤电阻率与夏秋季节差异较大,因此构建了冻土环境下的接地网仿真模型。结合当地气象条件,利用接地阻抗、接触电压和跨步电压等电气量分析全年不同季节土壤条件下接地网的安全性。分析结果表明：借助接地电阻值的实际测量值,利用CDEGS软件进行模拟,可有效弥补由现场测量中土壤电阻率信息不全所带来的深层土壤模型构建的缺陷;在内蒙古地区,冻土模型的引入是实现接地网综合评估不可或缺的环节。     

发变电站接地系统的季节系数分析

季节因素将影响接地系统的安全性能。季节系数随冰冻季节形成的地表高阻层的电阻率及其厚度的增加而增加。在我国北方高寒冰冻地区接地系统的接地电阻季节系数可达3.0,接触电压和跨步电压季节系数可能达到10和5.4。在雨季形成的地表低胆层也有可能导致接触电压的升高。采用垂直接地极能减小接地系统的季节系数,起稳定接地系统安全性能的作用。     

安康地区某110 kV变电站接地网优化研究

针对安康地区某110 kV变电站工频接地电阻偏高的问题,建立土壤模型,利用计算接地网接地电阻、接触电压和跨步电压的分析软件,分析了影响该接地网参数的主要因素,提出了降低变电站接地电阻的措施。在此基础上,又对变电站接触电压过高的问题,提出了采用最优压缩比优化接地网结构的措施,进一步降低了接地网的接地电阻、接触电压和跨步电压,满足了该变电站接地网的设计要求。     

110kV鹿邑变电站接地网改造研究

降低变电站的接地电阻、接触电压和跨步电压对保障变电站人员、设备安全特别重要。110kV鹿邑变电站因运行日久,地网腐蚀严重,已不能满足安全运行的要求。针对鹿邑变电站原有地网设计不规则的现状,运用CDEGS软件建立地网模型并仿真计算,提出两种地网改造方案。通过仿真分析结果得出敷设垂直接地极能有效地改善地网的接地性能。     

季节性冻土对变电站接地系统分流系数的影响

季节冻土将改变土壤模型,导致杆塔接地电阻和变电站接地电阻的变化,从而导致最大入地电流随季节变化。文章采用数值计算方法分析了存在季节冻土时变电站接地系统埋设深度、杆塔接地装置埋深、垂直接地极、局部冻土、变电站进出线回数等因素对变电站分流系数的影响。分析结果表明:存在季节冻土层时,如果冻土层的厚度超过接地网的埋深,将使最大入地短路电流增加;变电站进出线为10回时,变电站分流系数大约增加30%;接地网增加垂直接地极能够减轻季节冻土对分流系数的影响。     

季节因素对发变电站地表高阻层安全效果的影响

发变电站接地系统可通过提高表层土壤电阻率来提高人体允许的跨步电坟和接触电压,处通过人体的电流,但季节因素将影响高阻层的安全性能,导致接触电压和跨步电压的改变,危及电力系统的安全稳定运行。文中采用数值计算绎地表高阻层安全性能的影响。采用ＤＬ－Ｔ６２１－１９９７标准中计算公式得到的允许跨步电压和接触电压过于偏高,高于ＩＥＥＥＳｔｄ８０－１９９７标准推荐公式的值。采用高阻层后,地网表民压在雨季明显减小;     

接地网设计理念及其工程实践

为适应电网发展对接地网安全性越来越高的要求,安全性分析逐步成为接地网设计的基点。以典型的高土壤电阻率站址220 kV变电站设计和施工为例,结合现场实测和仿真计算,分析不同降阻阶段接地网特性参数的安全性与投资预算的关系,阐明了对于站址土壤条件不理想的情形。在首先满足接地网特性参数（接地故障下地网导体电位升高、场区压差、场区跨步电压和接触电压等）符合一、二次设备运行和人员安全要求的前提下,科学地选择接地阻抗设计值,取得较优的经济性,达到安全性和经济性平衡的设计理念,给出了安全性和经济性分析在接地网设计中的应用评价方法。