电力系统高效自动化接地系统的设计.pdfVIP

005 第五届输配电技术国际会议2 电力系统高效自动化接地系统的设计 J．Liu，FP．Dawalibi，J．Ma 加拿大SES安全工程技术公司 1544 IG4 Viel，Montreal，QuebecCanada．H3M E—mail：info@sestech．com 摘妥：以往接地系统设计是基于工程经验和一些粗略指导碌则来进行。常用的反复试算法非常耗时，对于影响接地系统性能 的众多参数(地网几何面积、地网的埋度、导体特性、接地网中是否有接地棒、土壤特性、变电站表层是否覆盖有碎石层等) 来说，这种方法是非常困难的。本文介绍了一个高效自动化接地系统的设计方法。在给定土壤结构、网格区域的尺寸、导体 的特性、接地系统结构、以及接地系统中故障电流分配等条件下，使用这一方法可以方便地设讨出满足接地电阻、地电位升、 接触、跨步电压等设计需求的接地系统。本文将通过对几个典型的、具有各种不同类型的系统数据和条件，如：土壤特征、 电网结构以及接地系统的结构的接地系统的设计介绍，以描述这种自动化的设计方法和技术。 本文所阐述的技术可帮助电力工程师高效快速地设计出安全可靠的接地系统。运用强大自动的接她系统设计技术可以使 你在最短的时间内设计出安全又经济的接地网。 关键词：接地系统设计、自动化技术、变电站、安命 1．概述 电力系统的工程师经常会遇到这样情况，接地网设汁不但要满足特定的设计目标，而且要保证人身和设 备的安全。在接地网设计中，首先需要构建一个与实际的大地结构等效的土壤模型，因而必须获得精确的现 场土壤电阻率的测量值。接着，必须计算故障电流在架空地线，配电线的中性线．电缆屏蔽套管与护甲，变 电站接地网之间的分布，以获得实际通过变电站接地系统的故障电流。然后根据现场实际情况、工程经验、 变电站接地的要求，构建出一个初步的、经济的接地系统结构模型，模拟一个具有代表性的单相接地故障， 以计算出地电位升、接触和跨步电压。如果设计不符合要求、或大大超标且重新设计可节约可观的资金，就 需要对接地系统或输电线网络的设计进行进一步修改或优化，设计分析将重新启动。如果必须考虑季节变化 对土壤电阻率的影响，那么就需要对每个季节的土壤情况重新进行分析，并在最终设计中采用晟坏的情况。 这实际上是一个非常消耗时的反复试算过程。虽然一些技术文献中有如何有效的进行接地设计的粗略指导， 这些指导通常是非常不准确的，他们都没考虑到大量的可变参数。如：地网的几何比例、地网埋深、土壤的 特征、电网导体的布局、接地棒是否和地网连接等等，这些都会影响地网的性能。因此考虑到接地系统的所 有的复杂的情况，接地系统设计的自动化迫在屑睫。 以往的研究已经为这种自动化过程建立了总体的原则““。问题的关键在于：每一次的接地分析计算量 大且非常耗时。要减少计算时间，重点在于要迅速地找到影响最大的因素。集中精力解决。有以上提到的方 法为基础，再与曰益发展的电脑速度和内存结合，使得开发研究自动化设计方法成为可能。 件包。…的一部分。用该软件模块完成接地系统设计可节省相当多的时间。 2．自动化接地系统设计技术和方法 为了实现接地设计最优化，需对土壤结构和流进变电站的实际故障电流有确切的数据资料。另外大量因 素如：地网的几何比例、地网埋深、地网导体的设计布局、接地棒是否和地网连接的信息都是必备的。自动 化接地系统设计包含：土壤结构分析，故障电流分布分析和接地网设计三步法。我们将在下面章节中详细论 述接地网设计的三步法。 首先，构建一个与目标地网等尺寸的金属板接地极模型，这样可以计算指定尺寸地网的最小接地阻抗， 然后验证是否能满足设计所需的接地阻抗和安全极限要求。 接着，根据所提供的系统数据(如：地网的尺寸和几何比例，土壤结构，注入的故障电流和安全标准)， 从地网数据库里选择一个合适的初始地网设计方案。这些在地网数据库预先设定的地网设计包含了约50万 个咀往已经经过详细分析的各种不同类型的地网设计方案。地网数据库的设计方案是针对均匀和水平分层土 壤模型进行分析的。在实际设