毕业设计：变电站接地方式的研究(终稿)
淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 I 目 录 摘要..........................................................................II
第一章 绪论 ................................................................... 1
1.1电力系统的发展趋势 ..................................................... 1
1.2课题的意义...............................................................2
第二章变电站接地网的研究 ....................................................... 3
2.1变电站接地设计的必要性及原则 ........................................... 3
2.2变电站接地网设计时应遵循以下原则 ....................................... 3
2.3变电站降阻措施.........................................................5
2.4工程实践..............................................................10
2.5结语..................................................................10
第三章变电站接地电阻.........................................................11
3.1变电站接地设计....................................................11
3.2变电站接地设计原则................................................11
3.3变电站接地电阻的构成..............................................12
3.4变电站接地电阻的测量的原理方法及意义..............................12
3.5变电站防雷措施分类................................................17
3.6变电站设备防雷措施.................................................18
3.7结语..............................................................19
第四章不同地理环境和不同类型变电站接地方式的研究及方案........................19
4.1全分散式户外变电站自动化系统选型原则.............................................................20
结束语........................................................................23
参考文献......................................................................25
致 谢.......................................................................26 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 II 摘 要 随着城市电网的发展变电站10V出线中电缆所占比重越来越高导致
10V系统的电容电流越来越大远远超过了规程规定的10A10kV为架空线和
电缆线混合的系统。因此需要在10
V中压电网中采用中性点谐振接地经消弧
线圈接地方式。理想的消弧线圈能实时监测电网电容电流的大小在正常运行
时电抗值很大相当于中性点不接地系统在发生单相接地故障时能在极短时间
内自动调节电抗值完全补偿电容电流使接地点残流的基波无功分量为零。自动
跟踪补偿消弧装置基本能实现上述功能技术现已相当成熟能将接地故障电流
限
制在允许范围内保证系统的可靠运行及人身和设备的安全。变电站接地系
统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。随着电力系
统规模的不断扩大接地系统的设计越来越复杂。变电站接地包含工
作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置
中为运行需要所设的接地保护接地即为电气装置的金属外壳、配
电装置的构架和线路杆塔等由于绝缘损坏有可能带电为防止其危
及人身和设备的安全而设的接地雷电保护接地即为为雷电保护装置
向大地泄放雷电流而设的接地。变电站接地网安全除了对接地阻抗有
要求外还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转
移电位危害等提出了较高的要求。
关键词中压电网 中性点谐振 接地方式 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 1 第1章 绪论
1.1 电力系统的发展趋势 配电系统自动化发展中的问题
当代的配电系统自动化发展过程中面临着两个问题这就是配电系统
自动化如何从传统的“多岛自动化”走向系统集成以及如何考虑电力市场的发
展可能对配电系统自动化产生的影响。
发展中的配电系统自动化
配电系统综合自动化中各有关系统如何实现信息共享、功能互补和通
道公用并顾及到电力市场发展可能带来的影响呢?
此外还应积极开展基于分时电价的需方用电管理(DSM)用以调动需方的积极
性来参与负荷管理。
供方负荷管理与需方用电管理相结合必将有力地改善配电系统的负荷
曲线并为随后电力市场的开展打下基础。
当然系统的无缝集成并不排斥通过接口和数据转换、接入现有而又可
用的老系统以保护原有投资。待该老系统淘汰后再更新为符合开放标准的系
统。变电站综合自动化 传统的变电站自动化系由本地监控的自动装置和与调度
联系的RTU远动装置所组成。当代的变电站自动化随着计算机、通信和数字信
号处理(DSP)技术的发展已进入到自动远动、测量控制保护功能集成并随一次设
备分散布置实现无人值班的综合自动化阶段显示出系统集成的高效益。当然
常规的有人值班变电站同样也可以通过变电站RTU接入配电自动化系统。 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 2 环网故障定位、隔离和恢复供电系统 和许多配电自动化装置类似环网故
障定位、隔离和恢复供电系统也经历了从免通信的单项自动化向带通信的综合自
动化发展的过程。免通信的环网故障识别和恢复控制
系统可由一定数量的负荷
分段开关(
无切断短路电流能力)和控制分段开合的控制器组成。正常时固定开环
点运行两侧供电。故障时靠故障侧变电站馈线保护动作跳闸各段开关无压
释放。变电站断路器重合成功后各段开关按事先整定的时限依次重合试投。如
为永久性故障当投到故障段后变电站馈线保护将再次动作跳闸重复试投过程。
但此时故障段业已测明仅合到故障段前为止。故障段后至开环点的恢复供电
则从开环点检测到对侧线路失压进行重合开始以相反的方向和相同的原则来实
现整个环网故障段的隔离和非故障段的自动恢复供电。
当前配电系统自动化中的负荷管理系统、电量计费系统和信息管理系统需要
考虑电力市场发展的影响。
基于开放系统结构和国际标准的分层分布配电系统综合自动化适应当代系统
集成和电力市场的发展方向“性能价格比”好、可伸缩性强。用户可以任意分步
实施其配电自动化规划所投入的系统或设备不会因系统的发展或技术的进步而
导致重复建设甚至推倒重来 1.2 课题的意义 变电站接地系统的合理与否直接关系到人身和设备安全。在我国,随着电力系统
规模的不断扩大,变电站的地质情况复杂,接地系统的设计越来越复杂。变电站接
地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。工作接地即为电力系统电气装置中,
为运行需要所设的接地;保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线
路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止其危及人身和设备的安全而设的接
地;
雷电保护接地即为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。当前,电力系统容
量的不断增加,短路电流也不断增大,同时,土地资源的紧张也要求站址面积小型
化,这些都对变电站接地设计提出了较高的要求。因此,变电站接地网安全除了对https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 3 接地阻抗有要求外,还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移
电位危害等提出了较高的要求
第2章 变电站接地网的研究 2.1变电站接地设计的必要性及原则 变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接
地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地,以及变电站维护检修时的一
些临时接地。如果接地电阻较大,在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时,
可能造成地电位异常升高。如果接地网的网格设计不合理,则可能造成接地系统电
位分布不均,局部电位超过规定的安全值,这会给出运行人员的
安全带来威胁,还
可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏,使高压窜入控制保护系统、
变电站监控和保护设备会发生误动、拒动,酿成事故,甚至是扩大事故,由此带来巨
大的经济损失和社会影响。
2.2变电站接地网设计时应遵循以下原则 (1)尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地
网。
(2)尽量以自然接地物为基础,辅以人工接地体补充,外形尽可能采用闭合环
形。
(3)应采用统一接地网,用一点接地的方式接地。
2接地网设计的要点
(1)接地网的接地电阻主要与接地网的面积有关。加在地网上的23m的垂直 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 4
接地极,对减小接地电阻的作用不大,一般仅在避雷器、避雷针(线)等处作加强集
中接地散泄雷电流用或为稳定地网在中间或外缘增设几个。
(2)接地网孔大于16个
(均压要求除外),接地电阻减小很慢,对大型接地网,网孔
个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制的减小最大接触系数,
实验研究最大接触系数最多只能减小到0.10.15。
(3)接地网埋深达一定时,接地电阻减小很慢,一般取0.60.8m。
(4)在小面积地网内,采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率,对减
小接触电阻有效果,对减小接地电阻作用不大。
(5)接地网的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。
。 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 5 2.3变电站降阻措施
规范中严格规定电力系统各种接地装置的电阻值,接地网的设计就是以此为
目标值。接地网的电阻由以下几个部分构成:接地引线电阻,是指由接地体至设备
接地母线间引线本身的电阻,其阻值与引线的几何尺寸和材质有关;接地体本身的
电阻,其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关;接地体表面与土壤的接触电阻,
其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度
有关;从接地体开始向远处(20米)扩散电流所经过的路径土壤电阻,即散流电阻。
决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。
接地电阻虽由四部分构成,但前两项所占接地电阻值的比例甚微,起决定作用
的是接触电阻及散流电阻。了解接地网电阻构成,在设计中可以在主要影响接地网
电阻的环节采取相应的措施,以降低接地网的电阻值的目的。一个接地网的接地电
阻的大小,由公式R=ρε/C可以看出,降低接地电阻有以下两种途径,一是增大接
地体几何尺寸,以增大接地体的电容C;二是改善地质电学性质,减小土壤的电阻
率和介电系数ε。变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网,
人工接地网的外缘闭合,各角做成圆弧形,土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地
电阻的主要因素,了解这些原因有利于针对不同情况因地制宜改善接地装置。
在实际工程中常用降阻措施有:采取不等间距布置来均衡地网电位;电位隔离;
利用地质钻孔埋设长接地极;水平接地带换土与加降阻剂交替使用;长垂直接地极
加降阻剂;利用地下水的降阻作用;引外接地;所内超深井接地;利用架空地线杆塔
接地系统。化学降阻剂的应用,化学降阻剂机理是在液态下从接地体向外侧土壤
渗出若干分钟固化后起着散流电极的作用。
当主接地网的接地电阻不满足要求时通常需要采取降阻措施。目前常用的降
阻措施有引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等各种降阻措
施分析比较如下。
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 6
2.3.1 引外接地
在高土壤电阻率地区高当变电站主接地网的接地电阻难以满足要求时且
附近有可设置人工接地装置的低土壤电阻率地区或水源可以采取引外接地措施
以降低接地电阻但应考虑占地面积和农田恢复的难度。
在埋设地点选择时应考虑选择地下水较丰富及地下水位较高的地方接
地网附近如有金属矿体可将接地体插入矿体利用矿体来延长或扩大人工接地
体的几何尺寸。
2.3
.2 深井接地
由变电站外延接地线(40×4的镀锌扁钢)在进线塔下端打有一口约200m超
深接地井用钻机钻孔把直径100mm的镀锌钢管接地极打入井孔内并向钢管
内和井内灌注泥浆。此法经过工程实际测量系统接地电阻为0.442Ω符合设
计要求效果很好。
和其它辅助降阻措施相比深井接地法有以下优点大大降低了接地电阻
减少了变电站占用地表面积是改造优化的最好方法设计寿命可以非常长设
计裕度非常大深层的土壤电阻率不受气候、季节影响数值稳定。因此接地
电阻值也不会随气候、季节变化这是深井接地最大的优点。
2.3.3 放置电解地极(与电解接地可能相同)
对于高土壤电阻率地区降低变电站地网的接地电阻是比较困难的。在设计
或改造地网以降低其接地电阻时常常会遇到的问题。在眉山某变电站的地网设计
及工程施工中也遇到了这个问题。在该变电站地网改造工程实践中采用钻8口
斜井共1800m在其中放置DK-AG电解地极8O套这—做法使得接地电阻值降低了
80.8且满足了设计要求。因此当变电站的土壤电阻率较高用于接地网的面https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 7 积不能将接地电阻降低至设计要求值时可采用DK-AG电解地极来实现降阻。
2.3.4 换土
在土壤电阻率高的地区进行换土是普遍采用的有效办法且施工简单。例
如某变电站位于山区地质报告显示站区耕植土厚度为0.20.6m部分地方有
基岩露出土层以下为砂岩和灰岩。接地设计采用换土在土层厚度不能满足要
求的地方沿水平接地体挖接地槽深度为1m垂直接地极坑深度3m底部直径
1m施工时在接地槽和接地坑内先铺设20cm厚的黏土并夯实再放接地体回填
土层层夯实。施工完成后实测接地电阻完全满足设计要求。
2.3.5 使用降阻剂
目前降阻剂主要有两种类型化学和物理降阻剂。化学降阻剂由高分子材料、
电解质和水组成注入土壤可迅速在土壤中凝成电阻率低的根须状连续胶体从
而增大接地体的有效接地面积提高接地体散流效果 化学降阻剂存在一定的环境
污染问题对于青藏高原脆弱的生态环境易造成影响。且随时间推移降阻效果
也会降低推荐采用物理降阻剂。物理降阻剂由导电的非电解质固体粉末及起固
化作用的水泥组成其电阻率低主要靠导电粉末起到降阻作用降阻性能不受
环境pH值、温度及湿度的影响。
在接地极周围敷设降阻剂后可以起到增大接地极外形尺寸降阻剂的主要
作用是降低与接地网接触的局部土壤电阻率换句话说是降低接地网与土壤的
接触电阻而不是降低接地网本身的接地电阻。
降阻剂已有超过20年的工程运用历史经过不断的实践和改进现在无论是
性能还是施工工艺都已经相当成熟。多个使用降阻剂的工程接地完工后测量接
地电阻情况都不错但由于缺乏长期的跟踪监测对降阻剂性能的长效性和对接
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 8 地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂降阻效果不能持久
对接地网造成腐蚀引起各地对降阻剂使用意见分岐。
2.3.6 电解接地
电解接地系统是我国近年出现的接地降阻方式在国内外已有应用经验电
解接地的原理是在地中水平敷设或垂直敷设金属管道在管道中加入电解化学物
质利用空气或土壤的潮气与管道中的化学物质反应产生电解溶液电解溶液
通过管道过滤孔向周围土壤渗透提高土壤的导电率降低电极与土壤
的接触电
阻在金属管道外部采用降阻材料回填增大电解地极具有良好膨胀性、吸水
性、渗透性和防腐性可以深入岩土形成树根网状增大泄流面积降低散流电
阻同时保护电解地极免遭腐蚀从而降低变电站的接地电阻。
2.3.7 斜井降阻
通过非开挖技术(类似敷设电缆的外顶管技术)将接地极从站内的主接地网
边缘沿着变电站的进站道路和线路的终端塔(建筑的保护距离区间内)外引
至站外电阻率较低的地区达到理想的扩网效果。由于斜井里的接地极是埋
设在道路或架空线行(属于永久性设施)地下几米深的土壤中不会遭遇外部
破坏和产生危险的跨步电压。斜井的具体实施过程中要根据周围的地质情
况确定斜井的数目及延伸的方向、敷设的长度。钻头入土的角度、埋设深
度使其可以避开地下管网到达预定地点。
2.3.8 爆破接地
爆破接地技术是近年来提出的降低高土壤电阻率地区接地系统接地电阻十分
有效的方法。其基本原理是采用钻孔机在地中垂直钻直径为100mm、深度为几
十米(在发变电站接地工程中垂直接地极深度可能达100m以上)在孔中布置接
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 9 地电极然后沿孔整个深度隔一定距离安放一定量的炸药进行爆破将岩石爆裂、
爆松接着用压力机将调成浆状的降阻剂压人深孔及爆破制裂产生的缝隙中以
达到通过降阻剂将地下大范围的土壤内部沟通加强接地电极与土壤、岩石的接
触从而达到较大幅度降低接地电阻的目的。已有试验和模拟计算表明一般爆
破致裂产生的裂纹可达几米到几十米远。目前爆破接地技术已经在我国多项发、
变电站和输电线路接地等工程实践中采用并已取得了十分满意的效果。
除了以上方法外增加接地网的埋设深度、利用爆破接地技术、自然接地体、
扩大接地面积和采用两层水平接地网等也都有一定的可行性。根据各个工
程的不同情况可以选择适合的降阻措施。而各种方法也不是孤立的可以
相互配合以取得更好的实际效果。
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 10
2.4工程实践
110kV高秋变电站站址场地层主要由耕表土和卵石层组成,其中耕表主要由
粘土组成,层厚为0.150.60m。卵石层主要由砂岩卵石组成,层厚7.4010.33m。
土壤电阻率平均值ρ=650Ω·m。针对这一实际的区域地质实况,在接地网设计过
程中,
站内除采用-50mm×5m热镀锌扁钢敷设5m×5m的水平网格作为基础地
网和
埋设∠50×5×2500热镀锌角钢垂直接地体外,还采取接地深井配合降阻剂措施,
即在变电站围墙4个角,设置4孔Φ150mm×30m接地深井,同时在变电站围墙中间,
距离变电站围墙1m处设置4孔Φ150mm×20m接地深井,接地深井内埋设Φ50×
5mm×30m(20m)热镀锌钢管做垂直接地体,垂直接地体埋深0.8m。每孔接地深井内
采用压力灌浆工艺灌注3000kg优质稀土物理长效降阻剂。同时,使用50×5mm热
镀锌扁钢做接地连接导体,将垂直接地体与常规敷设的接地网水平接地体焊接,并
在焊接部位做防腐处理。接地连接导体埋深0.8m,每米添加20kg优质稀土物理长
效降阻剂。
该接地网于2010年5月施工完毕,一个月后对其接地电阻测量为0.7欧姆,
满足设计要求值。在地质条件较差的区域,
采用多种措施相结合降低其接地电阻值
是十分有效的。 2.5结语 接地网的设计要根据区域的地质条件,采取不同的降阻措施,以最高性能价格
比来设计其接地网,同时应采用新技术和新材料。接地技术是一门多学科的综合技
术,故在今后的工作中去研究,在实践中不断探索,以使其更加趋于完善,保证变电
站设备的安全稳定运行。
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 11 第三章 变电站接地电阻 3.1变电站接地设计 接地是避雷技术最重要的环节不管是直击雷感应雷或其它形式的雷都将通
过接地装置导入大地。因此没有合理而良好的接地装置就不能有效地防雷。
从避雷的角度讲把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地
装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地使其与大地的异种
电荷中和。
变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、
电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地以及变电站维护检修时的一些
临时接地。如果接地电阻较大在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时
可能造成地电位异常升高如果接地网的网格设计不合理则可能造成接地系统
电位分布不均局部电位超过规定的安全值这会给出运行人员的安全带来威胁
还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏使高压窜入控制保护系
统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动酿成事故甚至是扩大事故由
此带来巨大的经济损失和社会影响。 3.2变电站接地设计原则 由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大在接地设计中要满足
R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地
电阻
值不再规定要达到0.5Ω而是允许放宽到5Ω但这不是说一般情况下接
地电阻都可以采用5Ω接地电阻放宽是有附加条件的即防止转移电位引起
的危害应采取各种隔离措施考虑短路电流非周期分量的影响当接地网电位
升高时310kV避雷器不应动作或动作后不应损坏应采取均压措施并验算
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 12 接触电位差和跨步电位差是否满足要求施工后还应进行测量和绘制电位分布曲
线。变电站接地网设计时应遵循以下原则
3.2.1 尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网
3.2.2 尽量以自然接地物为基础辅以人工接地体补充外形尽可能采用闭合环
形
3.2.3 应采用统一接地网用一点接地的方式接地。
3.3变电站接地电阻的构成
3.3.1 接地引线电阻是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻其阻值
与引线的几何尺寸和材质有关。
3.3.2 接地体本身的电阻其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。
3.3.3 接地体表面与土壤的接触电阻其阻值怀土壤的性质、颗粒、含水量及土
壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。
3.3.4 从接地体开始向远处20米扩散电流所经过的路径土壤电阻即散流电
阻。决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。
3.3.5 垂直接地体的最佳埋置深度是指能使散流电阻尽可能不而又易于达到的埋
置深度。决定垂直接地体的最佳深度应考虑到三维地网的因素所谓三维地网
是指垂直接地体的埋置深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网。
3.3.6 接地体的通常设计是用多根垂直接地体打入地中并以水平接地体并联
组成接地体组由于名单一接地体埋置的间距仅等于单一接地体长度的两倍左右
此时电流流入名单一接地体时将受到相互的限制而妨碍电流的流散即等于增
加名单一接地体的电阻这种影响电流流散的现象称为屏蔽作用。
3.4变电站接地电阻的测量的原理方法及意义
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 13 接地网电阻值的大小是判定接地网是否合格的重要部分而对接地网电阻
的测量采用的方法及设备也直接影响测量的结果测量接地网电阻时其接地棒
和辐助接地体有两种布置法。
对大型地网的电阻测量应采用电流电压测量法其接地棒辅助接地体的布置
应采用三角形由置法并使辐助接地体的接地电阻不应大于10
Ω。通过接地装置
的电
流应大于30A电源电压应为65220V交流工频电压电压较低时测量较为
安全电压表应采用高内阻的表计以减少该云支路的分流作用。这种测量方法
的优点是接地电阻不受测量范围的限制特别适用于110KV以上系统的接地网
的接地电阻测量也适用于自动化系统接地电阻的测量其测量的结果准确可靠。
近些年来国内多处变电站因雷击形成扩大事故多数与地网接地电阻不合格有
关接地网起着工作接地和保护接地的作用,
当接地电阻过大则: 发生接地故障
时,
使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而
造成设备损坏。结合我对接地网接地阻抗测试方法如下
测试接地装置的接地阻抗时电流极要布置的尽量远通常电流极与被试接地装置
边缘的距离dcG应为被试接地装置最大对角线长度D的45倍平行布线法
在土壤电阻率均匀的地区可取2倍及以上三角形布线法电压引线长度为电流
引线长度0.618倍平线布线法或等于电流线三角形布线法。
1、电位降法 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 14 电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路且符合测试回路
的布置的要求。
G—被试接地装置C—电流极P—电位极D—被试接地装置最大对角线长度dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离x—电位极与被试接地装置边缘的距
离d—测试距离间隔
图1电位降法测试接地装置的接地阻抗
流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化电位极P从G的边
缘开始沿与电流回路呈30°~45°的方向向外移动每间隔d50m或100m或
200m测试一次P与G之间的电位差U绘出U与x的变化曲线。曲线平坦处
即为电位零点与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高U,
接地装置的接地阻抗为
Z=Um/I
如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难可与之同路径放设但要保持尽
量远的距离。
如果电位将曲线的平坦点难以确定则可能是受被试接地装置或电流极C的影响
考虑延长电流回路或者是地下情况复杂考虑以其他方法来测试和校验。
2、电流—电压表三极法
a直线法
电流线和电位线同方向同路径防设称为三极法中的直线法示意图2dcG
符合测试回路的布置的要求, dPG通常为(0.5~0.6) dcG.电位极P应在被测接地装
置G与电流极C连线方向移动三次每次移动的距离为dcG的5左右当三https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 15 次测试的结果误差在5以
内即可。
大型接地装置一般不宜采用直线法测试。如果条件所限而必须采用时应注
意使电流线和电位线保持尽量远的距离以减小互感耦合对测试结果的影响。
G—被试接地装置C—电流极P—电位极D—被试接地装置最大对角线长度
dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离dPG—电位极与被试接地装置边缘的
距离
图2 电流—电压表三极法接线示意图
b)夹角法
只要条件允许大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流——电位线夹角布
置的方式。dcG符合测试回路的布置的要求,一般为4D~5D对超大型接地装置
则尽量远dPG的长度与dcG相近。接地阻抗可用公式2修正.
(2)式中
θ---电流线和电位线的夹角
Z'--- 接地阻抗的测试值。
如果土壤电阻率均匀可采用 dcG和 dpG相等的等腰三角形布线此时使θ 约https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 16 为30°dcG=dpG=2D接地修正公式2。
3、接地电阻测试仪法。
图3是接地电阻测试仪测试接地网接地电阻的接线方法测试原理、布线、要求
与三极法类似。
1、 E极在使用三极法测量时必须与P1短接起来但当地网接地电阻很
小当地网接地电阻较小时(≤0.5Ω),为了提高测量精度,减小仪器与地
网测量引线电阻及接触电阻对测量结果的影响,可将EP短路片解开
减小接触电阻引起的误差需单独引线与地网测试点相连。
注 1、E――接被测量地网
2、P1――接被测量地网 3、P2――接测量电压线其长度取电流线长度的0.618倍 4、C――接测量电流线其长度取地网对角线长度的45倍
注意事项及意义
接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关因此接地装置的状况评估https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 17 和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行进行不应在雷、雨、雪中或
雨、雪后立即进行。通过实际的测量为我们整改提供可靠的依据。对变电站接
地网接地状况提出整改优化方案使接地网的接地电阻符合要求从而有效的
防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证
电气设备的安全运行为变电站工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。 3.5变电站防雷措施分类 在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到
反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备带电
导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地电阻是否合
格直接关系到变电站运行人员
、变电检修人员人身安全但由于土壤对接地装置
具有腐蚀作用随着运行时间的加长接地装置已有腐蚀影响变电站的安全运
行因此必须大力加强对地网接地电阻的定期监测运行中变电站地网接地电
阻的测量由于受系统流入地网电流的干扰以及试验引线线间的干扰使测试结
果产生较大的误差。特别是大型接地网接地电阻很小一般在0.5Ω以下即使
细微的干扰也会对测试结果产生很大的影响如果对地网接地电阻测试不准确
不仅损坏设备而且会造成诸如地网误改造等不必要的损失防雷措施总体概括为
两种①避免雷电波的进入②利用保护装置将雷电波引入接地网。
3.5.1 避雷针或避雷线
雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电
站大多采用独立避雷针大变电站大多在变电站架构上采用避雷针或避雷线或
两者结合对引流线和接地装置都有严格的要求。
3.5.2 避雷器
避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要
是采用金属氧化物避雷器MOA。
3.5.3 浪涌抑制器
采用过压保护防雷端子等提高电气设备自身的防护能力防止电气设备、电子
元件被击坏。当发生雷击事故时如电源防雷模块遭到损坏在后台监控机上就
能显示其状态。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器。
3.5.4 接地线 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 18 接地线即接地体的外引线连接被保护或屏蔽设施的连线可设主接地线、等电
位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线可采用
圆钢或扁钢两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。变电站的防雷接地电阻值
要求不大于1
Ω。
3.6变电站设备防雷措施
一 、变电站弱电设备防雷措施
3.6.1采用多分支接地引下线使通过接地引下线的雷电流大大减小。
3.6.2 改善屏蔽如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。
3.6.3 改进泄流系统的结构减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能
较好地发挥作用。
3.6.4 除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外在信号线接入处应使用
光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。
3.6.5 所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆屏蔽层公用一个接地网。
3.6.6 在控制室及通讯室内敷设等电位所有电气设备的外壳均与等电位汇流排
连接。
二、变电站直击雷的防雷措施
3.7.1 防止反击设备的接地点尽量
远离避雷针接地引线的入地点避雷针接地
引下线尽量远离电气设备。
3.7.2 装设集中接地装置上述接地应与总线地网连接并在连接下加装集中接
地装置其工频接地电阻碍大于10Ω。
3.7.3 主控室楼或网络控制楼及屋内配电装置直击雷的保护措施。①若有金
属屋顶或屋顶有金属结构时将金属部分接地。②若屋顶为钢筋混凝土结构应
将其钢筋焊接成网接地。③若结构为非导电的屋顶时采用避雷保护该避雷带https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 19 的网络为810m设引下线接地。
3.7结语
接地网的设计要根据区域的地质条件采取不同的降阻措施以最高性能价
格比来设计其接地网同时应采用新技术和新材料。接地技术是一门多学科的综
合技术故在今后的工作中去研究在实践中不断探索以使其更加趋于完善。
根据变电站防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性及整个变电站的周围
环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途采取相应雷电防护措施保证
变电站设备的安全稳定运行 。 变电站接地网是维护变电站安全可靠运行保障
运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施。随着电力建设的快速发展
一方面短路电流日益增大要求接地电阻越来越小另一方而是站区面积不断减少
特别是城市规划区和高电阻率地区使得变电站接地电阻难以降低解决问题的
关键是怎样合理地采用降阻措施以达到既满足接地电阻的要求又经济合理
便于施工
在接地网附近没有土壤电阻率较低的池塘或湖泊时采用外引网的方
式不可取;这主要是因为外引网的铺设复杂并且要考虑对人身安全的影响等因
素同时需要增加的地网面积较大工程造价高。实际上有时采用借用变电站临
近杆塔的接地网作为外引网既降低造价也降低对人身安全的影响但是这种方
法只是对于接地电阻与标注要求相差不大的情况当两者相差较大时由于杆塔
的接地网面积太小效果并不明显。因此一般工程建设中建议采用加深垂直接地
极并在导体周围加少量降阻剂的方法来降低接地网接地电阻;垂直接地极对于降
低接地电阻的效果较好与外引接地网相比更为经济采用少量降阻剂可以使导
体与周围土壤的接触良好降低接触电阻。 第四章 不同地理环境和不同类型变电站接地方
式的研究及方案 长期以来我国在变电站自动化系统建设中一直存在着一种观念不管变电
站规模如何微机保护监控装置均集中组屏安装于主控制室
尽管目前分散式微
机保护测控装置大量装于开关上但对于开关为户外开关的保护监控装置仍然https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 20 采用集中组屏安装于主控制室导致这一观念的原因是大家一直担心微机保护
监控装置安装于户外端子箱运行可靠性和通信网络在户外铺设运行可靠性担心
微机保护监控装置在户外运行受温度、恶劣环境等影响微机保护监控装置不能
长期运行和可靠动作担心产品使用寿命缩短和运行维护困难等。基于以上原因
微机保护监控装置大量安装于户外端子箱上一直没有大量推广应用导致采用
以全分散式微机保护监控装置为基础变电站自动化系统二次电缆并未减少电
缆沟施工工作量同选用电磁型继电保护情况完全一样主控制室面积仍未缩小甚
至取消全分散式户外微机变电站自动化系统优越性能未得到充分发挥严重影
响变电站向小型化方向发展。本文通过对全分散式变电站自动化系统选型原则描
述和实际应用举例说明满足选型原则微机保护监控装置及变电站自动化系统均
可应用于户外变电站有利于变电站小型化。 4.1 全分散式户外变电站自动化系统选型原则 4.1.1一般原则
全分散式户外变电站综合自动化系统分为三层间隔设备层、通信网络层、
站控监控层间隔设备层完成线路、电容器、变压器等设备现场控制、监测及保
护功能装于户外端子箱上通信网络层主要完成各种设备通信功能及各种智能
设备、自动装置等通信接口功能站控监控层主要完成全站数据采集与处理、断
路器控制等监控功能。整个自动化系统可完成变电站遥控、遥信、遥测、遥调等
功能实现变电站无人值班或少人值班。
4.1.2微机保护监控装置选型原则
1、微机保护监控装置必须为全分散式设计即保护监控装置功能按一次
设备间隔设计保护监控装置可下放到户外端子箱安装。
2、微机保护监控装置结构必须为全密封结构以提高装置抗恶劣环境能
力如潮湿、温度、灰尘、有害气体等。 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 21 3、硬件标准化且完全通用有利于运行维护。
4、微机保护监控装置独立完成各设备的保护、测量、控制、信号功能
能同调度或后台配合完成"四遥"功能且保护动作不依赖通信网络。
5、微机保护监控装置出口最好为独立出口、带独立信号具有独立遥控
跳合闸执行继电器以提高保护监控装置可靠性和符合我国运行习惯。
6、微机保护监控装置交直流通用装
置电源范围宽。
7、具有事故记录、故障录波等功能。
8、由于装于户外端子箱上显示部分最好选用数码管。
9、微机保护监控装置抗电磁干扰能力强具有抗共模、差模、静电、辐
射电磁场、快速瞬变等干扰能力。
11、微机保护监控装置具有较高绝缘水平和较高耐压水平以保证保护
监控装置长期可靠运行。
12、微机保护监控装置对变电所接地电阻无特殊要求无需抗干扰端子。
4.1.3通信网络选型原则
1、通信网络选用总线型通信网络如CAN总线、LON总线等满足标准
规约直接构成分布式系统
2、通信网络具有高可靠性抗强电磁干扰能力强具有非破坏性总线裁
决技术即当一台保护监控装置通信故障时不能影响整个通信网络运行有故
障保护监控装置自动切断同通信网络联系同时将故障信息送向监控主机或调度
3、通信网络实时性能强即当现场发生事故时保证在重载情况下各种
数据安全可靠传输到监控系统不死机。
4、通信网络具有很完整自检功能。 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 22 5、断路器控制必须能实现远方遥控跳合闸遥控跳合闸执行正确率必须
为100%开关就地必须保留手动的强电控制回路。
6、通信电缆选用屏蔽双绞线。
7、通信网络对接地电阻无特殊要求。
4.1.4站控监控层选型原则
1、站控监控层分为带主机模式和不带监控主机模式带主机模式可建
一小控制室面积为10平方。不带监控主机模式可以不建主控制室。
2、同调度连接可通过监控主机或网络管理单元连接最好选用网络管理
单元同调度相连监控主机只做当地监控功能。
3、监控主机或网络管理单同保护监控装置通过通信网络联络监控主机
只作日常管理和监视工作监控主机或数据通信控制装置可通过POLLING、CDT、
DNP3.0、u4F、IEC60870101等规约通调度相连实现远方调度集中监控。
4、监控软件必须全部汉化必须具有完整密码功能。
5、监控软件功能必须完整。
4.1.5户外端子箱选型原则
(1)、采用双层结构外层为材料为不锈钢内层选用负离锌板材。
(2)、全面考虑户外端子箱的防雨、防潮、抗高温、低温能力能达IP5级。
(3)、合理设计端子箱布置合理考虑检修、运行方便性。
(4)、所有端子箱尽量设计标准、统一。
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 23 结束语 经过了两个多月的学习和工作我终于完成了《
复杂地理条件下变电
站接地方式的研究》的论文。从开始接到论文题目到系统的实现再到论文文
章的完成每走一步对我来说都是新的尝试与挑战这也是我在大学期间独立
完成的最大的项目。在这段时间里我学到了很多知识也有很多感受踉踉跄
跄地忙碌了两个月我的毕业设计课题也终将告一段落。基本达到预期的效果
虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系总是
觉得有很多不尽人意的地。可是我又会有点自恋式地安慰自己做一件事情
不必过于在乎最终的结果可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平
复的心。
毕业设计也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三
年以来给我帮助的所有老师、同学你们的友谊是我人生的财富是我生命中不
可或缺的一部分。我的毕业指导老师董宝香老师给了我巨大的帮助与鼓励, 从
课题选择、方案论证到具体设计和调试无不凝聚着董老师的心血和汗水。使我
能够顺利完成毕业设计在此表示衷心的感谢。.
大学生活即将匆匆忙忙地过去但我却能无悔地说“我曾经来过。”大学
三年但它给我的影响却不能用时间来衡量这三年以来经历过的所有事所
有人都将是我以后生活回味的一部分是我为人处事的指南针。就要离开学校
走上工作的岗位了这是我人生历程的又一个起点在这里祝福大学里跟我风雨
同舟的朋友们一路走好未来总会是绚烂缤纷。 https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 24 。 参考文献 [1] 陈纪纲.牵引变电所接地电阻允许值及降低接地电阻方法探讨[A].电气化铁
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[15浅析变电站改建工程电气一次设计 李艳 云南电力技术-2010年1
期
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,淄 博 职 业 学 院 毕 业 设 计 26
致 谢 本论文的研究工作是在导师董宝香导师的悉心指导下完成的从论文的选题
至最后的定稿都凝聚了导师大量的心血和汗水。导师严谨求实的治学态度、平易
近人的风格、勤勤恳恳的工作作风、博大精深的理论造诣和正直为人的高尚品德
深深地感染着学生一直是学生奋发钻研的源泉。值此论文完成之际谨向导师
致以最崇高的谢意
感谢那些曾经帮助过我的老师、同学和朋友们正是由于各位老师的倾心指
导、谆谆教诲各位学友的鼎力帮助使我得以顺利完成学业走向新的历程。
感谢在百忙中评审论文和参加答辩的专家与评委们
https://www.wendangku.net/doc/1a817096.html,