季节性冻土对变电站接地安全参数的影响

冬季土壤冻结后,土壤电阻率急剧增加,而且冻土层土壤电阻率和深度随着土壤温度变化,不仅影响接触电压与跨步电压的值,同时还影响到跨步电压与接触电压的允许值。为了探究季节性冻土对变电站接地安全的影响,建立了季节性冻土地区的土壤模型,仿真分析研究了季节性冻土参数对变电站接地系统接地电阻、接触电压和跨步电压的影响规律;分析了不同情况下接地电阻、接触电压和跨步电压的最大允许安全值;最后研究了改善冻土地区接地安全性能的方法。研究发现：当冻土冻结深度小于地网埋深时,跨步电压与接触电压受到下层土壤电阻率影响,接地系统较为安全,冻土冻结深度超过地网埋深后接触电压与跨步电压急剧上升,超过安全值,此时通过增设垂直接地极可有效地降低接地电阻值,限制接触电压和跨步电压。     

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。     

避雷线绝缘架设对变电站地网分流系数影响的研究

地网分流系数反映了变电站接地系统对短路电流的分流能力,变电站地网分流系数的合理选择是变电站接地安全设计的基础。变电站内发生短路故障时,短路电流主要通过变电站地网和避雷线-杆塔接地系统分流,融冰避雷线绝缘架设后,输电线路杆塔无法参与到短路电流的分配,从而影响变电站地网分流系数,因此有必要针对避雷线绝缘架设后地网分流系数进行研究。本文利用ATP-EMTP建立避雷线绝缘架设前后变电站短路仿真模型,分析了避雷线绝缘架设前后地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路数、避雷线型号对地网分流系数的影响,同时提出了降低地网分流系数的方法。研究结果表明,避雷线绝缘架设后地网分流系数增加10%~40%左右,避雷线绝缘架设前后地网分流系数与地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路、避雷线型号相关,并且二者的变化趋势并不相同。避雷线绝缘架设后,在变电站出口处6~8基杆塔处设置临时接地点,地网分流系数可以有效降低18%左右。     

融冰绝缘地线架设对变电站接地网的安全影响分析

为对地线进行直流融冰,地线进行了融冰绝缘化改造。地线绝缘化改造将会影响短路电流在变电站地网和地线中的分配,从而影响变电站接地网的安全。利用ATP-EMTP软件建立地线融冰绝缘化改造的变电站短路模型,研究了融冰绝缘地线架设对变电站地网安全的影响,并提出改进地网安全的措施。研究结果表明:融冰绝缘架设地线将会导致变电站地网分流系数增大,从而影响变电站的接地安全;融冰绝缘架设地线的地网分流系数变化主要受变电站接地电阻和输电线路进出回路数影响;对于地网分流系数设计小于50%的变电站,应重新校验地线绝缘化后的跨步电压和接触电压;变电站附近杆塔的地线接地可有效提高变电站地网安全性能,最佳接地杆塔基数为6~8基。     

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。     

多石地区深孔接地降低变电站地网接地电阻的研究

对高电阻率多石岩溶地区采用有降阻剂的深孔垂直接地极降低变电站地网接地电阻进行了研究，给出了有降阻剂的复合接地网的接地电阻、地网电位以及接触电势的解析计算方法。桂林市２２０ｋＶ村变电站地网改造的结果表明：在地网边缘处敷设１４根长度为２０ｍ的深孔垂直接地极（施用降阻剂），变电站地网的接地电阻降低３７．２％，接触电势也低于安全标准值     

多石地区深孔接地降低变电站地网接地电阻的研究

对高电阻率多石岩溶地区采用有降阻剂的深孔垂直接地极降低变电站地网接地电阻进行了研究，给出了有降阻的复合接地网的接地电阻，地网电位以及接触电势的解析计算方法，桂林市２２０ｋＶ村变电站地网改造的结果表明，在地网边缘处敷设１４根长度为２０ｍ的深孔垂直接地极（施用降阻剂）变电站地网的接地电阻降低３７．２％，接触电势也低于安全标准值。     

降低季节性冻土地区接地电阻的方法研究

提出了降低季节性冻土地区接地电阻的方法,该方法结合多年来所积累的工程经验和参考资料,并在不同季节性冻土地区设置方式的仿真计算和实例分析的基础上完成。降低季节性冻土地区接地电阻可以适当地加长垂直接地极的长度,使得垂直接地极至少深入到土壤电阻率较低的土壤层中2～3 m,对以后的工程设计工作有一定的指导作用。     

土壤电阻率的负温特性及冻土对接地极冲击响应的影响

西藏地区由于独特的气候与地理环境,在其冻土地区存在雷电与低温共存现象。低温下冻土作为含冰复杂体系,其在雷击下的冲击散流性能仍不明晰,因此该文就冻土电阻率的负温特性以及接地极的冲击特性开展研究。首先研究了不同含水量、含盐量的土壤电阻率随温度的变化规律;然后在冲击电流作用下,以永冻土试品的表层土壤融化厚度和季节性冻土试品的表层土壤冻结厚度为变量,探究了其对相应冻土中垂直接地极暂态电位的影响规律;最后结合冻结条件下土壤冲击放电的形貌特征与地中电场强度和电流密度的分布特性,探讨了负温下接地极暂态电位变化的本质原因。试验研究表明：考虑盐分对土壤的影响,当其温度在一次冻结温度T_f与二次冻结温度T_s之间时,电阻率随温度下降缓慢上升,只有当温度降至二次冻结温度时,才存在突增现象;在永冻土中,当冻土温度高于T_s时,接地极仍具有较好的散流性能。由此可知降低T_s可以减小水分冻结对土壤电阻率的影响,为避免极寒地区接地极失效提供了新思路。     

基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算

为了准确计算变电站接地网接地短路电流和架空地线的分流系数,以某500 kV输电系统为例,采用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP)对系统中各主要元件进行建模,计算变电站内、外发生单相接地故障时短路电流的分布和架空地线的分流系数,分析变电站接地网接地电阻、杆塔接地电阻、地线型号、线路长度、变电站外短路位置等对其接地短路电流和地线分流系数的影响,得出接地网电阻、杆塔接地电阻增大,出线回路数减少时,接地短路电流增大,架空地线的分流系数减小的结论。