摘要：变电站接地系统的设计对变电站的人身及设备安全起着关键作用。采用多次土壤电阻率测量结果，以通用设计中户外110kV变电站接地网为例，对变电站接地性能进行仿真。详细介绍了土壤电阻率的测量、仿真模型的搭建、分流系数的计算等与目前设计中常用方法的对比，分析影响计算结果因素，提出接地网设计中应注意的问题。 关键词：土壤电阻率测试；接地网；分流系数；接触电势；跨步电势 引言白城市文化小学
变电站接地系统是保证变电站安全可靠运行、保障运行人员安全的重要设施。在实际的变电站接地网设计过程中，土壤电阻率的测量、分流系数的计算、接触电势及跨步电势等因素对接地网的设计至关重要，设计人员通常依据国家标准及设计手册给出的设计参数和计算方法，这些经验参数不能很好地反映实际情况，同时，设计中一般不会考虑土壤的不均匀性，分流系数取经验值，只能估算变电站内地电位升的平均值，计算造成的误差结果较大。目前，工程设计中也逐渐应用于接地计算的软件，例如国内的GASP和PSGA，加拿大的CDEGS软件。本文通过对土壤电阻率的多次测量，利用CDEGS软件对110kV变电站接地网在多层土壤模型下进行接地网的性能仿真计算。克氏锥虫
君子门
1 接地网的设计
1.1 土壤电阻率的测量
变电站接地系统设计时根据土壤质地和气象条件，人为选取季节系数对现场测量值进行修正，土壤电阻率的测量工作一般只进行一次，而且受季节和土壤的潮湿程度影响非常大，采用温纳四极法，测量极距最大值至少为接地装置对角线的2/3，其中温度较低的1月及考虑降水较少、温度较高的10月测量数据显示：10月份土壤电阻率较低，主要原因是土壤含水量较高，温度较高，1月份温度降低，表层土壤冻结，电阻率增加。
1.2 接地网模型建立
本文以实际变电站中接地网建设为仿真模型，躲避建筑物及电气设备基础，较一般只搭建网格的仿真模型更加精确，接地网面积约为80m×75m。
水平接地网的接地导体的截面选择：根据GB/T50065《交流电气装置的接地设计规范》选择导体最小截面，t为短路电流持续时间，设计中一般取0.6s，为流过接地导体的最大接地故障不对称电流有效值。计算如式：
式中 Sg—接地导体的最小截面；
Ig—流过接地导体的最大接地故障不对称电流有效值；
t—接地故障的等效持续时间；
C—接地导体的热稳定系数。
接地装置接地极的截面，不宜小于连接至该接地装置的接地导体界面的75%，考虑工程实施经验及经济性，综合比较，选择50×5的镀锌扁钢。表面腐蚀速度0.065/a，理论使用年限76.9年，满足要求。
apl 1.3 分流系数
在实际运行的变电站内，当站内发生单相短路接地故障时，短路电流分布如图1所示。其中，短路故障总电流为Ik，Id1和Id2 为两侧架空地线分流，IN 为变压器中性点回流，Ig为入地电流。可见，短路故障发生后，总短路故障电流Ik进入地网，一部分通过地网流回变压器中性点；一部分被架空地线及电缆外护套分走，在杆塔或其他变电站接地网入地，最终流回电源；其余部分则直接散流入地。上海市教育评估院
图1 变电站站内短路情况下的电流分布
本文仿真计算考虑变电站正常运行时110kV架空地线的分流作用，杆塔呼高高度24m，导线平均高度22.45m，杆塔共79基，平均档距339.7m，杆塔接地电阻20Ω。架空线路长26.5km，导线采用JL3/G1A-240/30，地线一根采用OPGW-110光缆，另一根采用GJ-80型镀锌钢绞线。该线路链接的终端站阻抗0.1383，短路容量1349.53MVA。将原始数据输入CDEGS软件的FCDIST模块，进行分流系数计算。两次仿真在接地故障短路电流相同的情况下，采用1月份的土壤模型计算，结果地线分流901.44A，流入接地网的电流398.57A，采用10月份的土壤模型计算，结果地线分流764.8A，流入接地网的电流536.14A，主要是因为土壤电阻率增大使接地网的接地阻抗增大，接地网的分流相应减小，同时，土壤电阻率增大，短路电流在地下的散流作用也相应变弱，导致流入杆塔地线中的短路电流较大。
2 接地网的性能分析
2.1 计算结果分析
分别对1月份及10月份的土壤模型下进行软件仿真及公式进行计算，公式法允许值采用GB/T50065标准，选择人体电阻为1500Ω，人体体重按50kg考虑；仿真采用IEEE 80标准，选择人体电阻为1000Ω，人体体重按50kg考虑，两次仿真结果与利用GB/T50065规范
中公式计算得到的结果进行比较。为解决局部地区接触电势不满足要求的情况，设计在接触电压较高的地点增加厚15cm碎石、砾石的高电阻率绝缘地坪后（电阻率在1000Ω·m），接触电压的允许值提高可至342V，即可满足要求，而在实际工程中，这种做法很普遍，易满足要求。
2.2 对比分析
利用公式计算的接触电势及跨步电势的允许值与软件计算有误差，采用公式计算1月份允许值偏低，10月份的允许值偏高。通常认为的高土壤电阻率地区，接触电势及跨步电势可能不满足要求，以1月份土壤模型为例，入地接地故障短路电流较大，土壤电阻率较高，即使地点位升高至3098V，但在采用二次电缆屏蔽层双端接地，可将地电位升放宽到5000V，同时在接触和跨步电势增大的情况下，其允许值也相应增大，满足安全要求。
2.3 接地网设计中注意的问题
土壤电阻率的测量是接地系统设计中一项重要的任务，电气专业需要根据设计需要提出需求，尽可能的对变电站建设地点的土壤电阻率进行详细测量，满足计算要求。分流系数需要根据实际情况计算，计及变压器环流及架空地线的分流，不能为保证安全余量而增大流入接地网的电流，而导致计算得到的接触、跨步电压增大，防止采用降阻措施后造成
投资浪费。接地网的性能分析优先采用软件进行计算，不仅计算结果较为精确，计算效率相应提高，如果采用公式计算，需要选择合适的土壤电阻率，相应参数选择合理保证接地系统在各种环境条件下发生接地故障都能满足安全要求。对接触、跨步电势不满足安全要求的情况，敷设绝缘地坪是提高允许值的办法，也可以采取深井接地、外引接地、敷设降阻剂、扩大接地网面积等降低接触及跨步电势实际的办法。
结束语
变电站接地性能是变电站安全运行的重要指标，受土壤电阻率大小、架空地线分流等因素影响。通过合理的规划测量极距和多次测量，选取具有代表性环境情况的土壤模型，计算架空地线的分流系数，准确计算入地电流值，进行变电站接地性能分析。对不满足安全要求的情况，提出了两种方法可根据实际情况合理选取。
参考文献
[1]许新刚，刘厚健，张希宏．土壤电阻率测试中存在的问题综述[J].电力勘测设计，2010，4(2)10-15.
[2]祝应宏，段伟强．电力勘察中土壤电阻率测试分析研究[J].工程勘察，2011，(12):82-85.
[3]李谦，肖磊石，饶章权．广东电网变电站接地网安全性状态评估[J].南方电网技术，2013，7(5): 21-26.
木器时代
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议