青藏铁路冻土地区接地方式研究

青藏铁路沿线多年冻土地区普遍呈现出较高的土壤电阻率,非常容易造成雷击事故.根据格拉段多年冻土地区的特征,提出在铁路沿线变电站采用立体接地网,降低接地电阻和地表电压.采用接地设计软件CDEGS对变电站立体接地网的面积、垂直接地体及季节变化的影响进行了分析,结果表明,在冻土地区选择合适的立体地网参数能够达到降低接地电阻和地表电压的效果,立体接地网的水平面积可选100～150 m2,垂直接地体布置在水平接地网边缘,尽可能等间距分布.季节性冻土的垂直接地体长度可选为15 m,根数选10～15;对于不太厚的多年冻土,垂直接地体长度可取30 m,根数选15～20.冻土中立体接地网可减小季节因素的变化对接地电阻的影响.     

双层高土壤电阻率地区发变电站接地网的分析

高土壤电阻率地区存在土壤垂直分层现象.为了均匀地表的电位分布,应进一步降低接触电压和跨步电压.采用接地设计软件CDEGS分析了发、变电站接地网不等间距布置方式压缩比的选取对接地电阻.接触、跨步电压的影响.讨论了不等间距接地网导体根数的选取原则.分析了青海某高土壤电阻率地区变电站接地网不同布置形式对接地网接地电阻、短路电流、接触电压以及地表电位的影响.分析表明.最优压缩比与上层土壤厚度、反射系数和接地网边长有关:在设计接地网时.只需考虑接触电压的最大值就能够达到安全要求;对于100 m×100m的接地网.其导体根数不少于10根.可保证导体上的泄漏电流密度更均匀,并显著地减小接地网接地电阻及地表电位.达到了对接地网的安全要求.     

基于CDEGS的双层接地网仿真研究

由于土地资源日益紧缺,变电站占地面积越来越小,仅仅依靠单一的水平接地网很难在变电站站址范围内构造出满足要求的接地。在南方丘陵地区,对一些建在推土、垫土等山坡地带的变电站,利用小山坡,凹地构建双层地网,充分利用变电站区域,有效的降低变电站接地电阻,同时也能解决由垫土层形成的双层土壤的亲和问题。对双层接地网与垂直接地极进行仿真比较,并通过仿真分析了江门某换流站的双层接地网设计,提出了在土壤结构复杂、接地面积小的地方实现最优的接地选择,因此对双层接地网在山地、丘陵和上坡等特殊环境的研究具有一定的意义。     

分层土壤模型下大型接地网冲击特性研究

为了分析分层土壤模型下大型接地网的冲击特性参数分布规律,包括暂态地电位升、接触电压和跨步电压等,结合在陕西渭南市某地测量土壤电阻率试验的基础上,通过CDEGS软件建立了分层土壤模型下的大型接地网常规设计模型,并针对模型进行了30 kA雷电流冲击特性仿真,得到了大型接地网在雷电流入侵时的地电位升分布,并针对常规接地网的设计提出了两种不同的优化方案,以尽可能降低雷电流流入接地网时的地电位升,使地电位升分布均匀,比较得出一种优选方案,可作为大型接地网工程设计的参考建议,具有一定的工程实用价值.     

双层接地网对改善接地性能的研究

接地网的合理设计对于改善接地系统的接地性能有着重要意义。由于土地资源日益紧缺,变电站占地面积越来越小,对双层接地网的研究具有十分重要的意义。基于CDEGS仿真软件对双层地网进行仿真分析,完成双层地网在下层地网埋深、面积及网格疏密等参数的布置优化。从而为双层接地网的适用环境以及布置提供理论依据。     

风电场接地系统雷电冲击特性的研究

良好的接地系统对于风电机组的正常运行至关重要。基于风机接地圆环的不等电位模型研究雷电流波头时间与入地点、雷电流幅值、土壤击穿场强、土壤电阻率等因素对风电机组接地系统雷电冲击特性的影响规律以及多年冻土地区通过对接地网敷设垂直接地极的散流效果。结果表明:雷电流经风机接地圆环中心注入时具有更好的散流效果,雷电流波头时间越短,接地导体的电感效应越强烈,风机冲击接地电阻越大;随着雷电流幅值的增加,土壤的火花效应得以加强,风机接地圆环面积越小,冲击接地电阻降低越明显;土壤临界击穿场强越小,接地网附近土壤越容易发生火花效应,风机冲击接地电阻越小;风机接地网存在有效的散流半径,当接地网半径超过15 m时,散流效果不再明显增强;随着土壤电阻率的增加,风机接地圆环面积较小时的散流效果有限,冲击接地电阻几乎呈线性增长,而风机大面积接地圆环的冲击接地电阻增长有限,很快趋于饱和;对于存在多年冻土现象的地区,垂直接地极的散流效果较好,垂直接地极的布置不应过于密集,以减小导体之间的屏蔽效应。     

接地网置于地下车站结构顶板上方的电气安全性参数研究

为了研究接地网置于地下车站结构顶板上方时的各项安全性参数,以便总结接地网置于地下车站结构顶板上方这一情况的可行性和适用性条件,在CDEGS软件中建立起了接地网的仿真计算模型。首先对比接地网在车站结构底板下方和结构顶板上方的工频接地电阻值区别,其次展开了车站结构顶板上方的土壤电阻率、结构顶板上方覆土土壤厚度和接地网网格尺寸、导体直径的细化研究。结果表明车站结构顶板上方的土壤电阻率和土壤厚度对接地电阻值起重要作用,接地网的网格尺寸和导体直径对电阻值的影响甚微。最后对接地网上方地表的接触电压和跨步电压等安全性指标进行了研究,结果表明：当发生严重的短路接地故障时,在车站结构顶板上方设置接地网并不会引起地表上方的接触电压、跨步电压超标,具有较高的安全系数,证明在地下车站结构顶板上方设置人工接地网相关安全性参数是符合相关要求的。研究结论可以为该类地下车站接地网的设计和施工提供参考,有助于工程实际中在车站结构顶板上方设置接地网的设计与施工指导,具有工程实践应用指导价值。     

柔性石墨垂直接地体在杆塔中的应用研究

针对部分因施工场地受到限制而无法按常规设计方案敷设的杆塔接地网,提出了在水平接地网基础上使用石墨垂直接地体的思路以占用尽可能小的空间来降低接地电阻。在此基础上选取典型水平接地网,利用CDEGS仿真软件,对在不同土壤电阻率条件下进行加装石墨垂直接地体后的工频接地电阻的仿真计算,并由此确定不同土壤电阻率类型的合理设计方案。同时,考虑到石墨接地材料的物理性质与传统金属接地材料的不同,提出了柔性石墨垂直接地体的回填施工技术方案以供参考。     

高土壤电阻率地区某220 kV变电站接地方案研究

处于高土壤电阻率地区的变电站,其接地网的接地性能难以满足要求。以高土壤电阻率地区某220 kV变电站为例,对其接地方案进行优化设计研究。基于接地分析软件CDEGS,完成了接地网网格优化、二次电缆芯皮电位差的计算及接地深井等降阻措施研究;基于电磁暂态分析软件EMTP,计算了变电站低压避雷器耐受地电位升上限,结合变电站设备的运行参数及规范对接地参数的要求,得到了地电位升允许上限值。最后考虑网格优化、降阻措施和技术经济性,给出了高土壤电阻率地区某220 kV变电站接地网的设计方案。     

考虑季节性冻土因素的风电场接地系统设计

高海拔地区的风电场在冬季容易形成冻土层,冻土层的土壤电阻率变大,不利于风电机组遭受短路故障时的散流。基于风电机组接地网等电位模型研究季节性冻土因素下风机接地电阻季节系数的影响因素及其影响规律,以及垂直接地极、接地网水平引外对接地电阻季节系数的改善作用。研究结果表明:当接地网位于冻土层时,接地电阻季节系数受土壤电阻率反射系数的影响较大,当接地网位于非冻土层时,接地电阻季节系数几乎不受反射系数的影响;当冻土层厚度小于接地网埋深时,各土壤电阻率反射系数下的接地电阻季节系数基本不变并趋近于1,当冻土层厚度超过地网埋深时,接地电阻季节系数出现跃变式增长,反射系数越小,季节系数跃变越大;当土壤电阻率反射系数较小时,敷设垂直接地极对接地电阻季节系数的改善作用明显,当反射系数较大,地网埋深低于冻土层厚度时,风机接地网通过水平引外互联能够达到良好的降阻效果。