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。     

接地材料对杆塔接地装置冲击接地阻抗的影响

雷电流通过接地装置散流时,接地装置本身和土壤电阻率的大小都会影响散流过程,从而影响接地装置的冲击接地阻抗。基于电磁场和电路相结合的计算方法,使用自主开发的软件,计算了接地本体材料、不同接地体长度、直径和不同土壤电阻率对冲击接地阻抗的影响,并通过时域电压波形对这几个参数影响冲击接地阻抗的机理进行分析。由计算结果可知,接地体的磁导率对冲击接地阻抗影响很大。在接地体成本固定的情况下,铜接地装置的接地体长度越长,冲击接地阻抗越小。钢接地装置的接地体长度即使增长,但由于有效长度有限,其冲击接地阻抗降低幅度并不明显。随着土壤电阻率的增大,铜接地装置的冲击接地阻抗线性增加,而钢接地装置的冲击接地阻抗增加趋于平缓。     

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。     

改善冲击散流时地中电场分布的接地降阻试验

已有的冲击接地试验研究表明,冲击电流入地后地中电场分布决定了接地装置的散流性能。从改善冲击散流时地中电场分布的角度进行冲击接地模拟试验研究,可提高接地装置冲击散流效率,降低接地装置冲击接地阻抗,为高土壤电阻率地区的防雷降阻措施提供新的解决思路。因此基于相似准则,对单根水平接地体和星型水平接地体在两种土壤电阻率下的冲击散流规律进行了模拟试验,并根据试验结果利用针刺状导体改善了接地体冲击散流时的地中电场分布。改善后的冲击接地试验结果表明,基于冲击散流时地中电场分布的接地装置改善措施,能够起到较明显降低冲击接地阻抗的效果,且冲击降阻的效果受冲击电流幅值和接地体结构布置的影响。     

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。     

不同接地装置类型下接地电阻测量研究

接地电阻的测量对电力系统供电质量起着至关重要的作用.传统的三极直线法受电磁感应、土壤电阻率不均匀的影响,测量误差较大.通过理论计算分析得出:对于中小型接地装置,采用等边三角形法测量接地电阻;对于大型接地装置,测试电气完整性来保证接地电阻满足设计要求.该测量方法可推广应用于所有的接地电阻测试.     

南方电网变电站接地网设计安全性评价

顺应接地网安全性评价工作向前端设计阶段延伸的趋势,以6个变电站接地网初步设计及施工安全性评价为例,总结了安全性和经济性分析在南方电网变电站接地网设计中应用的经验,给出了相应的评价方法。阐明了对于站址土壤条件不理想的情形,应在接地网特性参数符合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,逐步改变以往只关注接地阻抗的传统做法,向以安全性为前提,兼顾经济性的接地网设计理念转型,对高土壤电阻率地区和城市变电站接地网的设计有着较好的借鉴价值。     

杆塔不同接地装置接地性能分析

正杆塔工频接地电阻大小对电力线路防雷水平具有重要影响,接地装置可有效降低杆塔接地电阻,提高电力线路防雷水平。为了比较不同接地装置的经济性,使用CDEGS软件建立圆钢和圆钢与接地模块组合而成的接地装置计算模型,并分别计算了在相同土壤电阻率和相同接地尺寸时两组接地装置的接地性能。结果表明,在相同土壤电阻率和对应尺寸时,圆钢与接地模块组合接地体接地效果优于圆钢接地体。在高土壤电阻率地区优先使用圆钢与接地模块组合的接地体。     

采用注水冲压法深埋接地极的设计和施工

一、概述在敷设接地装置的地点,由于各季节空气温度和湿度的变动,降雨量、地下水埋藏深度、土质情况等的影响,土壤电阻率在一年中是变化不定的。一般情况是深部的变化比地表为小,深部的土壤电阻率比地表为低。因此,把接地极深埋地内,与浅埋接地装置比较起来,其接地电阻必然减小,而且较为稳定。深埋接地与浅埋水平接地比较起来,当深度达15米以下时,接地电阻约可减小20％。计算方法是按照“电力设备接地设计技术规程SDJ8—76”中的公式。其中由于各季节的空气和土壤的温度、湿度、地下水位等的变动。土壤电阻率也随之变动。对土层,沙子而言,一般情况是距地表愈深,土壤湿度愈大,电阻率愈低。土层深度与季节系数的关系一般可按表1。     

多功能接地电阻测量装置设计

为解决接地网及其他谐波对接地网接地电阻测量的影响,提高测量精度,采用正弦脉宽调制SPWM (Sinusoidal Pulse-Width Modulation)、数字频率合成DDFS(Direct Digital Frequency Synthesis)及微处理器控制技术,研制出了多功能接地电阻测量装置.该装置基于变频测量原理控制电源按设定的频率点输出交流信号,并经电流极注入接地网(频率范围30～70 Hz),在对电压极、电流极的测量值进行数字滤波及离散傅里叶变换DFT(Discrete Fourier Transfom)后,依据获得的电压、电流同相分量计算出接地网接地阻抗及阻性分量.型式试验及现场测量结果表明,该装置操作方便、性能稳定,有效地消除了工频干扰以及谐波干扰,测量数据准确可靠,符合<接地装置特性参数测量导则>对接地网接地电阻测量的要求,适合接地网接地阻抗、土壤电阻率、导通电阻的测量.     

输电线路杆塔接地电阻季节变化观测及影响因素分析

结合接地电阻季节变化监测系统长时间的监测数据,统计分析了河北南网典型地区输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻和工频接地电阻的季节分布特征,总结了土壤温度和含水量对杆塔接地电阻的影响。并将该基础数据和指导思想推广到了一般应用情况的数值仿真,通过对各电压等级不同型式接地装置的仿真计算,归纳总结出了该地区杆塔接地电阻季节系数的变化范围。     

高土壤电阻率地区输电线路杆塔降阻技术应用研究

高土壤电阻率地区地质条件恶劣,施工难度大,降阻困难。研究一种新型接地装置,软件模拟表明新型接地装置和常规接地装置相比,显著降低了原地网的工频接地电阻和跨步电压。采用新型接地装置对高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地网进行降阻改造,与传统热浸锌圆钢相比,该方法施工方便,折算到30年的成本也显著降低。对高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地改造具有重要的指导和示范意义。     

引外接地对降低接地网接地阻抗的作用

采用接地网工频接地参数分析软件,计算了引外接地网对降低主接地网接地阻抗的作用。计算结果表明,随着辅助接地网与主接地网之间的距离的增加,辅助接地网的作用逐渐减小;并且在土壤电阻率较高的地区,引外接地具有较好的降低主接地网接地阻抗的作用。     

大型变电站接地网接地阻抗与接地电阻的差异

采用基于场路结合方法开发的接地网接地参数数值计算软件分析了接地网的接地阻抗与接地电阻的差 异。计算结果表明:接地电阻的概念只适用于小型接地网;随着接地网占地面积的加大以及土壤电阻率的降低,接地阻抗中感性分量的作用越来越大,大型地网应采用接地阻抗设计。     

岩石地区爆破接地降阻技术开发与长效石墨烯接地装置研制

<正>高土壤电阻率下的接地装置长期存在接地阻抗降低困难问题,同时,常见钢制接地装置易受腐蚀的侵袭,防腐问题凸显。国网陕西电力科学研究院联合清华大学、南网公司等申报的一个项目在山区接地装置爆破降阻和耐腐蚀接地材料研制方面取得突破。为最大降低山区接地阻抗,增大接地装置三维规模,项目提出一种增加岩石地区接地装置散流规模的爆破接地降阻技术和施工方法,首创了精控爆破深层岩土的技术,可将百米深范围内岩土等值电阻率从数千欧米降低到数十欧米。     

降低阳江核电厂接地阻抗的方法

阳江核电厂是目前我国最大的核电项目,一期工程装机容量是6000 MW,当开关站外发生超高压接地短路时,流经接地装置的电流为34.18 kA。阳江核电厂厂区土壤电阻率高达1800Ω.m。如果不采取降阻措施,则其接地阻抗幅值高达0.819Ω,其接触电压4倍于接地规程的要求值。为将阳江核电厂接地电阻值降到可接受水平,利用解析计算和边界元法计算两种方式,对采用海水地网来降低接地电阻的方式进行了研究。研究结果表明:对于复杂的土壤模型,解析计算和数值计算有较大差异;在厂区外的海底敷设接地网,可有效降低接地电阻。     

接地材料对大型水电站接地阻抗的影响

对于大型水电站接地系统,由于面积巨大、分散布置、联系松散、土壤电阻率不均匀,接地材料的纵向阻抗特性可能会对接地电阻有较大影响。针对水电站接地网分布的特点,基于场路耦合方法,建立考虑接地材料影响的水电站接地网不等电位分析模型,计算分析了常用铜、钢等接地材料在不同土壤模型、电流入地点位置下的水电站接地阻抗,提出了合理利用接地材料降低巨型接地网接地电阻的措施。由计算结果可知,虽然接地材料对联系紧密的变电站接地网接地电阻基本无影响,但对大型水电站接地网接地电阻影响很大。当电流入地点位于岸上时,钢和铜接地网之间的接地电阻相差可达2倍以上。传统的接地计算公式已经不能满足实际需要,必须依靠数值分析计算来合理设计接地系统。使用铜接地材料可以明显降低水电站的接地电阻,建议在接地网骨干连接线中使用铜材,以达到经济有效地降阻。     

变电所接地阻抗的感性分量分析

接地网接地阻抗中感性分量与接地网规模、土壤电阻率、电流注入点位置等因素有关。但是否需要考虑接地阻抗中的感性分量,应根据地网规模和土壤电阻率加以判断。一般来说,地网的边长大于400m,土壤电阻率小于100Ω·m时,应考虑感性分量。     

青藏铁路格拉段变电站立体接地网的分析研究

针对格拉段经过青藏高原高土壤电阻率的多年冻土地区,提出了铁路沿线变电站采用立体接地网降低接地电阻,并从地网面积、地网中垂直接地体及季节变化等的影响分析了立体地网在冻土地区的接地降阻效果。分析表明,参数合适的立体地网比水平接地网降阻效果更好。     

高土壤电阻率下的新型石墨接地材料冲击特性仿真分析

为了研究新型石墨接地材料在高土壤电阻率地区的冲击特性,研究运用CDEGS软件对新型石墨接地材料在高土壤电阻率环境下的电感效应进行分析。从不同尺寸、不同土壤电阻率两个方面与传统接地钢材料进行对比,得到如下结论:在较低土壤电阻率土壤中,冲击接地阻抗受接地体长度的影响很大;在相同尺寸情况下,新型石墨接地材料在高频电流下的电感效应比钢材料小,冲击接地阻抗也小于钢材料,尤其在高土壤电阻率土壤中,新型石墨接地材料在电感效应方面明显优于传统接地钢材料。