（电力系统及其自动化专业论文）220kv接地网改造的技术问题研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t i no r d e rt oi n s u r ee l e c t r i cp o w e rs y s t e ms a f e 乜s t a b i l i t y , e c o n o m yo p e r a t m n , i tn e e d sab e t t e ra n dh i g h q u a l i t y 目c o u n i i l l gn e tf o rs u b s t a t m no rp o w e rp l a n t i no u rc o m p a n y , e x i s t i n gg r o u n d i n gn e th a sb e e n c o n s t r u c t e df o rav e r yl o n gt u n ea n dh a ss o m eg r o u n d - p o t e n t i a l - r i s ea n dh e a t - s t a b l h t yp r o b l e m s t h i st h e s i si sf o c u s e d0 1 1t h et w oc r i t i c a lp r o b l e m so f g r o u n d - p o t e n l i a l - r i s ea n dh e a t - g t a b f l i t v ，as o i l m o d e lh a sb e e np u tf o r w a r dt os i m u l a t ca n da n a l y z ec h a r a c t e r i s t i co ft h es o l la c c o r d i n gt ot e a ld a t ao fs o i l r e s l s t a n c er a t ea n dr e l a t e dg r o u n d i n gn e td a t a i no r d e rt ov e i l f ym o d e l 。sc o r r e c t n e s s ，af i e l dr e a lg r o u n d i n g n e t1 1 a sb e e ns e tu pa c c o r d m gt om o d e lp a r a m e t e r s i ti sf o u n do u tt h a tm o d e li se f f e c t i v ea f t e rc o m p a n n g d a t af r o mm o d e ls i m u l a t i o na n dr e a ld a t a o nt h eo t h e rh a n d , t oe v a l u a t ea n dc a l c u l a t eg r o u n d i n gn e t r e l a t e dd a t a t h ef a u l tc u r r e n tc o n t r i b u t i o n sf r o ma l lc o n n e c t e ds u b s t a t i o n sa n dt h et r a n s f o r i t l e rc i r c u l a t i n g c u r r e n t si nt h eg r o u n d m gs y s t e m a l em o d e l e da c c u r a t e l yw i t ht h ef a u l tc u r r e n td i s t r i b u f i o ma n u l y z a t i o n t h en 撼x 矗n m no p r ( o r o t m dp o t e n t i a lr i s e ) a n dt h en 碍x 啦mg p d ( g r o u n df o t e n t l a id i f f e r o n c 田。f t h e s t a t i o n ( b e t w e e nt w op o i n t so ft h eg r o u n d i n gs y s t e m ) o ft h es t a t i o n ( a tt h ef a u l tl o c a t i o n ) d u r i n ga w o r s t - c a s ep h a s e - t o g r o u n df a u l to na2 2 0k vb u sa l ec o m p u t e d t h em a x i m t l n la c c e p t a b l et o u c ha n ds t v o l t a g e sa r ec a l c u l a t e dw i t hc h t a i nc r i t e r i aa n de x c e s s t v et o u c ha n ds t e pv o l t a g e sr e s i d ea n do u t s i d et h e s t a t i o n d u r i n g a2 2 0 k v b u s f a u l t a ta l l p o s s i b l e l o c a t i o n s a l ee v a l u a t e d t o d e t e n n m e i f s t a n d a r d i ss a t i s f i e d b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o n , t h ep a p e rd e v e l o p e ds e v e r a lr e c o n s t r u c t i o ng r o u n d i n gn e t d e s i g ns t m t e g e s af i n a le c o n o m yg f o u n d i n gn e td e s i g nh a sb e e np r o p o s e d ， k e y w o r d ：g r o u n d i n g n e t ；r e c o n s t r u c t i o n ；2 2 0 k v s u b s t a t i o n 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：姿恕盘艇 导师签名：进：垫丛日期： 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 第一章绪论 众所周知，在国民经济的各领域中，如电力、铁路、厂矿、通讯等，各种电气设备在运行、使 用中都必须通过各类接地装置以获取良好的的接地，特别是电力系统要求就更高。接地网作为变电 所交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程 容易被人忽视，往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增 加，接地不良引起的的事故扩大问题屡有发生。因此，地网因其在安全中的重要地位、一次性建设、 维护困难等特点在工程建设中越来越受到重视。 电力设备预防性试验规程对接地网电阻有具体的规定，一般不大于o 5 欧。因此，人们普遍认 为，1 1 0 l 1 0 0 k o ) 的电压表v l 和v 2 将分别测量 出与通过接地装置的电流i 对应的接触电势和跨步电势：如果在电压表v 1 和v 2 的两端子上并接电 阻r m ( 1 5 0 0 q ) ，则电压表v 1 和v 2 的测量值分别为与通过接地装置的测试电流对应的接触电压值 和跨步电压值。 在发电厂和变电所中工作人员常出现的电力设备或构架附近测量接触电压；在接地装置的边缘 测量跨步电压。 在测昔接触电压时，测试电流应从构架或电气设备外壳注入接地装置；在测量跨步电压时，测 试电流应在接地短路电流可能流入接地装置的地方注入。 发电厂和变电所内的接触电压和跨步电压与通过接地装置流入土壤中的电流值成正比。当通 过接地装置入地的最大短路电流值为l m a x 时，对应的接触电压和跨步电压的最大值分别为 u j 。2u j k ， u 。= u 。i m 。t 式中i 、u f 和i 腑一测量时通过接地装置的测试电流以及对应的接触电压和跨步电压的实测值。 1 4 第四章接地网评估计算 4 2 3 2 按照我国电力行业标准的计算结果 按照d l t6 2 1 1 9 9 7 “交流电气装置的接地”3 4 条中规定，在1 1 0 k v 及以上有效接地系统发生 单相接地或同点两相接地时，发电厂接地装置的接触电势和跨步电势不应超过下列数值： 1 7 4 + 0 1 7 p ， u ，= f 上 接触电势： f ( 4 5 ) 1 7 4 + o 7 p ， u 。= f 上 跨步电势： 、f ( 4 _ _ 6 ) 式中：d f 为人脚站立处表面的土壤电阻率，q j m ； t 为接地短路电流的持续时间，s 。 计算结果如表4 6 所示： 表4 6 最大接触和跨步电势( d l t6 2 1 1 9 9 7 标准) 2 2 0 k v 故障时最大允许值 跨步电势( v ) 接触电势( v ) 2 2 3 8 92 1 1 8 4 4 2 3 3 参照i e e e 标准，程序计算的结果 在m a l z 程序中，依据a n s i i e e es t a n d a r d8 0 - 2 0 0 0 ，程序可以自动计算接触和跨步电势的最 大允许值。在i e e e 标准的计算方法中，取人体重量为5 0 k g ，人体电阻1 0 0 0 ) ，并考虑了故障电流 的偏移系数。为了和d l , t 6 2 1 1 9 9 7 中的要求对应，我们选取人体电阻1 5 0 0 f l ，将衰减系数均选为1 ， 进行了计算。表面铺不同电阻率，厚度为2 0 e r a 的砾石时，接触电势和跨步电势的允许值如表4 8 所 示 表4 8 最大接触和跨步电势( a n s f i e e es t a n d a r d8 0 2 0 0 0 标准) 2 2 0 k v 故障时最大允许值( v ) 表层土壤电阻率( q m ) 跨步电势接触电势 1 9 0 32 2 4 2 1 2 5 0 05 7 0 92 9 8 7 1 0 0 09 2 9 93 8 8 5 1 5 0 01 2 8 8 94 7 8 2 2 0 0 01 6 4 7 95 6 8 0 2 5 0 02 0 0 6 96 5 7 7 3 0 0 0 2 3 6 5 97 4 7 5 4 2 4 计算结果 在选取的不同故障点，接触电势、跨步电势以及接地网地电位升高等参数的计算结果如表4 9 及图 4 7 4 9 所示： 1 5 东南大学工程硕士学位论文 表4 9 最大接越、跨步电势及地电位升高计算结果( 原电网) 故障点位置最大跨步最大接触最大g p r最小g p r最大g p d 电势( v ) 电势( v ) 0 0 ( v ) 2 2 0 k v 升压站左下靠 近边角故障f 1 2 4 2 8 83 7 5 8 32 2 8 3 么1 9 。5 6 0 么一1 0 。1 8 1 3 6 4 9 描、栖主变附近故障 3 3 3 3 9 5 2 0 9 62 2 8 2 2 3 96 2 6 - 9 。 1 7 8 2 2 6 5 f 2 2 2 0 k v 升压站左边线 1 5 2 4 93 7 2 32 0 9 8 么2 0 。5 8 0 么1 0 。1 6 2 1 8 4 8 中央故障f 9 从表4 9 中可以看出，最大接触电势( 5 2 0 9 6 v ，f 2 ) 、最大跨步电势( 3 3 3 3 9 v ，f 2 ) 和最大地 电位升高( 2 2 8 3 v ，f 1 ) 均超标。从图4 7 4 9 中还可以看出，接触电势和跨步电势均是在故障点 处最高，且衰减很快( 故后面我们只绘制升压站和主变附近的接触电势和跨步电势分布图) ；地电位 升高也是在故障点处最大，但相对而言衰减慢一些，因此在故障点附近会形成一片区域超标 g p ro fs e g m e n t s ( v o l t s ) m a m u mv a l u e ：2 3 2 1 8 4 5 m i n l m u mv a u j e ： 5 6 0 ，3 4 0 一2 3 2 1 8 5 一2 1 4 5 6 9 一1 9 6 9 5 4 一1 7 9 3 3 9 一1 6 1 7 2 4 一1 4 4 1 0 9 一1 2 6 4 9 4 1 0 8 8 7 9 一9 1 2 6 4 7 3 6 4 9 图4 7 ( a ) 原地网f 1 点故障地电位升高分布 -，；， ： 一 鬈漉磁。 苎堕兰董垫堕堡笪生竺 图4 7 ( b ) 原地网f 1 点故障接触电势分布 图4 7 ( c ) 原地网f 1 点故障跨步电势分布 1 7 东南大学工程硕士学位论文 图4 8 ( a ) 原地网f 2 点故障地电位升高分布 图4 8 ( b ) 原地网f 2 点故障接触电势分布 (s“篁m墓禽叫如 第四章接地网评估计算 s t e p v o l t a g c w o 聒t 孕妇l d c ( v o 哟 x 蟠8 ( m m r 句 图4 8 ( c ) 原地网f 2 点故障跨步电势分布 一 | ! 童。；一 曩 图4 9 ( a ) 原地网f 9 点故障地电位升高分布 1 9 丕里奎兰三塞堡圭兰垡笙苎 1 7 0 1 2 0 7 0 2 0 3 0 7 7 58 2 58 7 t 59 2 5 9 7 5 1 7 0 1 2 0 7 0 2 0 3 0 r - t o u c hv o l t a g ch l a g n m l t s ) w o , , s l x 8 椰m 踊 图4 9t o ) 原地网f 9 点故障接触电势分布 7 7 58 2 j8 7 39 2 5 9 邵 s t e pv o l t a g c - w o l s tm a 辨i t t l d ef 、o l t s ) x a x s 彻m 嘲 图4 9 ( c ) 原地网f 9 点故障跨步电势分布 g茁鲁m口邑工xq扣 价目闯ll目邑si)(q扣 第五章接地网设计方案和理论计算 第五章接地网设计方案和理论计算 5 1 接地网导体截面的选择 目前扬州电厂母线单相最大短路电流为2 5 i k a ，短路等效持续时间取o 7 s 。根据d l t 6 2 1 1 9 9 7 “交流电气装置的接地”附录c “接地装置的热稳定校验”中的公式： s - 妥正 【， ( 5 1 ) 其中，i 为接地短路电流的稳定值，a ： t 为故障电流持续时间，s ； c 为接地引下线材料的比热，钢取7 0 ； s 为接地引下线的截面积，r a m 2 。 我们计算得出接地引下线的最小截面应大于3 0 0 m m 2 。而扬州电厂接地网原老厂地网水平接地 体截面为4 0 m m x 4 m n f l 6 0 m m 2 ，已远远不能满足热稳定的要求，因此需要加大老厂接地导体的截面， 这也是进行本次改造工作的重要原因之一。 根据江苏省电力公司苏电生 2 0 0 3 】1 0 9 7 号文的要求，接地网的接地引下线取8 0 x 8 m m 2 ，水平 接地体截面按照规程要求，取接地引下线的7 5 ，即取6 0 x 8 m m 2 5 2 改造方案及理论计算 5 2 1 降阻措施的研究 随着电力系统的发展，接地短路电流越来越大，接地装置对设备和人身安全的影响也越来越大。在 山区、高土壤电阻率地区如何有效地降低接地装置的接地电阻，如何用较少的投资获得较大的降阻效 果，目前仍然是电力系统中广大工程技术人员面对的主要技术难题。对发电厂、变电所接地装置的降 阻措施，推荐了四种主要的降阻措施，但这四种措施如何根据现场实际情况正确、合理的使用则不是 一件容易的事，在实际接地工程中就曾发生过因采用的降阻措施与现场实际不符而造成投资大收益 - d 的事情。还有一些在降阻措施使用不当而造成高电位外引留下安全隐患的，因而有必要对每种降 阻措施的作用、适用场所和应注意的问题进行深入的分析和研究。采用技术经济分析的方法，具体 的工程，具体对待，在保证设备和人身安全的前提下，结合具体的工程情况和现场实际，特别是现场 的地质、地势情况，土壤电阻率分布以及具体的工程要求，找出最佳的降阻措施，找出正确合理的降阻 方法达到有效降低接地装置接地电阻的目的。 外延接地及其应用首推的降阻措施为：在高土壤电阻率地区。当在发电厂、变电所2 0 0 0 m 以内 有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接地极：这就要求在确定降阻方案时要对发电厂、变电所周围进行 认真的勘探、测量，测量出发电厂、变电所四周土壤电阻率沿水平方向上的分布，找出土壤电阻率较低 和适合做引外接地的地方。因为在山区、丘埝地区土壤电阻率在水平方向上大都呈不均匀分布，即总 有一些地方的土壤电阻率相对较低，可以的引外接地。在降阻措施中外延接地是最简单有效的，也是在 接地工程中最常应用的措施。 在设计外延接地时，应首先考虑降阻的需要决定外延地网的大小；再考虑安全的需要决定外延地 网的网格布置、埋深和形状；还要考虑外延地网不被破坏和妨碍以后的建设等综合因素。同时在设计 外延接地时还要尽量的考虑减少接地体之间的相互屏蔽。使之发挥晟大的降阻效果，节约投资。 深井式接地极及其应用当地下深层有较低土壤电阻率的地质结构时可采用深井式接地极进行 降阻威构成立体地网。采用深井式接地极时要求对接地装置及其四周测出垂直方向上的土壤电阻率 2 l 东南大学工程硕士学位论文 分布。现场可采周等距四极法测量土壤电阻率，用等距四极法测量土壤电阻率时，改变间距离a 时，可 测出不同深度的土壤电阻率。因为等距四极法测土壤电阻率的极间距离与反应的土壤电阻率有0 7 5 a 的关系。所以改变不同的极间距离可测出不同深度的土壤电阻率。单个深井式接地极接地电阻可按下 式计算 胄：卫l n 型 2 n a ( 5 2 ) 式中h 均视在土壤电阻率，0 m ；1 垂直接地极的长度 m ；a 一垂直接地极的半径# n ；啡地 电阻。n 。 采用深井式接地极可减少占地，接地装置的接地电阻受气候影响较小，接地问题在厂，站内解决不 与周围农民发生关系，因而受到电力系统的偏爱。但采用深井式接地极同样要考虑屏蔽问题，深井式接 地极一般应设在水平地网的边缘，深井式接地极之间的间距应达到接地极长度的2 _ 3 倍，才能取得较 好的降阻效果。现场适合于采用深井式接地极的场所较少，只有在地下有金属矿，或北方地表土壤干燥， 而地下水丰富的场所才适用：而一般的地区往往都是深层土壤的土壤电阻率高于表层的土壤电阻率， 特别是深层为岩石的山区和蚯玲地区，深层土壤电阻率往往运高于上层土壤的电阻率，这时是不适合 于采用深井式接地极的。再则深井式接地极的施工费用往往大于水平接地体施工费用的若干倍，就是 均匀土壤采用深井式接地极也是不经济的。对于线路杆塔接地、避雷针接地等以防雷为主要目的的 接地装置就更不宜采用深井式接地极而应以有效降低冲击接地电阻为主，因为雷电流是高频电流， 有很强的趋肤性，一般沿地表散流，深层土壤散流作用很差，所以深井式接地极对以防雷为主的接 地效果不大 采用降阻剂降阻降阻剂的降阻效果是不可置疑的，因为降阻剂已在实际的接地工程中得到大 量的，长期的应用，并被写进国家标准和相关行业标准，所推荐的降阻措施中就有：“填充电阻率较 低的物质或降阻剂”，降阻剂的降阻机理主要体现在以下几方面： ( 1 ) 由于降阻剂的扩散和渗透作用，降低接地体周围的土壤电阻率，关于扩散和渗透作用，一 般化学降阻剂强于其他型式的降阻剂，膨润土类的降阻剂扩散和渗透作用较差，但降阻剂的稳定性 和长效性与扩散和渗透作用是矛盾的。扩散和渗透好的降阻剂其稳定性和长效性都比较差，因为扩 散和渗透性强的降阻剂容易随雨水的流失而流失。 ( 2 ) 接地体同周围施加降阻剂后，相当于扩大了接地体的有效截面，这机理对固体降阻剂和膨 润土类降阻剂最为明显，而化学降阻剂和树指状的降阻剂随着时间的流失有效截面的增大则不太明 显，会越来越小。 ( 3 ) 消除接触电阻，接地体的接地电阻r 可以分为两部分，一是接地体与周围的大地所呈现的 电阻r d ；二是接地体与周围土壤的接触电阻r j ，r = r d + r j ，r j 的大小与接地极周围的土壤有关， 一般土质越密实，接触电阻越小，土壤越松散，接触电阻越大；接触电阻还与电极表面状况有关， 接地极表面越光滑，接触电阻越小，接地极表面越粗糙，接触电阻越大。接地极生锈后，接触电阻 会逐渐增大。接地体施加降阻剂后，会减少或消除接触电阻，但只有某些物理降阻剂和膨润土类降 阻剂才具有这方面的功能，而化学降阻剂和流质降阻剂则不具有这方面的功能，有些降阻荆由于腐 蚀还会使接触电阻变大。 ( 4 ) 降阻剂的吸水性和保水性改善并保持土壤导电性能，土壤的导电性能除了与土壤所含金属 导电离子的浓度有关外，还与土壤的含水量有关。某些降阻剂具有较强的吸水性和保水性，如膨润 土类降阻剂，具有较强的吸水性，吸水后体积膨胀并能长期保持水分成为浆糊状，使接地电阻一直 保持稳定不受气候的影响。 但是降阻剂在实际的工程应用中确实也存在有一系列的问题，比如降阻剂的腐蚀性问题，降阻 效果问题，降阻稳定性问题，以及对地下水资源的污染问题。在选择使用降阻剂时应注意如下指标： ( 1 ) 降阻剂的电阻率，要想获得理想的降阻效果，首先降阻剂本身的电阻率p 值要小。用户在 选择降阻剂时首先要考虑的就是降阻利自身的标称电阻率，一般情况下，降阻剂自身的标称电阻率越 小越好。 第五章接地网设计方案和理论计算 ( 2 ) 降阻剂对钢接地体的腐蚀率，降阻剂对钢接地体的腐蚀率要低，一些降阻剂对钢接地体有 腐蚀作用，但也有一些降阻剂对钢接地体有防腐保护作用。降阻剂是否具有防腐作用，一般要看其 对钢接地体的平均年腐蚀率是否低于当地土壤对钢接地体的腐蚀率，一般土壤对钢接地体的平均年 腐蚀率为：扁钢为0 0 5 , - - 0 2 m m a ；圆钢为0 0 7 - 0 3 m m a 。如果降阻剂对钢接地体的腐蚀率低于当地 土壤对钢接地体的腐蚀率就认为降阻剂对钢接地体具有防腐作用；否则就认为具有腐蚀作用。 ( 3 ) 降阻剂的稳定性和长效性，我们希望接地装置的接地电阻一直稳定在某个值以下，不希望 其经常变化，而某些降阻剂的降阻效果会随土壤干湿度的变化而变化，特别是一些无机降阻剂，离 子类降阻剂，一旦缺水就会析出颗粒状的晶体，失去导电特性，还有一些靠非电解质导电粉末的降 阻剂，或固体降阻剂，导电水泥等，其降阻效果受土壤干湿度的影响也较大。另外，有些降阻剂虽 然具有较强的渗透性、护散性，在短期内降阻效果好，但容易随水分而流失，随着时间的推移逐渐 失去其降阻效果，甚至失效，使接地电阻回升，这是我们特别应该注意的。 ( 4 ) 对环境有无污染，选择降阻剂时一定要选无污染，无毒性，使用安全的降阻剂，对降阻剂 要看其组分，要查有无环保部门的检测报告。 ( 5 ) 使用是否方便，价格是否合理，降阻剂的使用，特别是在山区送电线路杆塔接地使用时， 应便于操作，方法简单，最后才是价格问题，要做综合的技术经济分析，即要满足性能上的要求， 又要价格合理，经济。 在降阻剂的使用上要特别注意： ( 1 ) 小型接地装置，降阻剂用在小型接地装置的降阻效果是非常有效的，如3 5 k v 及以下的变 电所接地，送电线路杆塔接地，避雷针接地和微波信站的接地，使用降阻剂进行降阻是非常有效的， 选用合适的降阻剂后，应严把施工工艺关，关键是要通过合理的设计，并按要求施工。 ( 2 ) 大中型接地装置，大、中型接地装置由于其相互屏蔽作用，在接地网内部施加降阻剂效果 并不明显，这时要结合合理的设计和施工来体现降阻剂的降阻效果，把降阻剂用在接地网四周，外 延接地，及深井式接地。对发电厂，变电站网状接地体可采用不等量施加降阻剂法即在地网四周和 内部每隔一定的网格加大施加剂量这样主要是减少屏蔽、充分发挥降阻剂的降阻效果。 ( 3 ) 降阻剂的施工工艺问题，关于降阻剂的使用，一定要按厂家说明书上的方法使用和施工， 一般要注意：降阻剂要均匀的施加在接地体的周围，不能有脱节现象；对施加降阻剂和不施加 降阻剂的地方要有过渡措施：降阻剂的埋深要足够，回填土要合格。 2 4 、铺设水下地网和利用自然接地体水电站因大都建在山区或山谷中，没有地方铺设接地网，且 大多为山岩，土壤电阻率极高，一般都在2 5 0 0 5 0 0 0 1 1 m ，要把接地电阻降到合格范围非常困难，但是对 大中型水电站来说一般都有较大的水库。这时可以在水库中铺设水下地网。首先要测出水的电阻率， 计算出水下地网的大小。水下地网的网格可用2 0 m x 2 0 m 的网孔，有条件的可把水下地网埋在库底的 泥土中，这样接地电阻值就少受水库水位高低的影响。河道式水电站可沿河流两边设置河岸接地装 置。对于水电站来说应充分利用水工建筑、厂房、管道等自然接地体来进行降阻。另外对于城市中 的小型化变电所，降阻困难时，可利用城市的地下供、排水管道和建筑物的基础等自然接地体进行降 阻，但要经认真的校核，严防高电位外引。 2 5 、采用综合降阻措施对于一个接地工稃采用一种降阻措施并不能把接地电阻降到合格范围， 往往需要利多种降阻措施进行降阻，如采用外延接地加降阻剂法；深井接地加降阻剂法；或外延、深井、 降阻剂法。如在浙江、安徽、湖北、江西、广东、云南等地运用外延加降阻剂法；外延加降阻剂加水 下地网法成功地解决了多座变电站和水电站的降阻难题。采用综合降阻措施时，应首先分析计算出单 一的降阻措施的降阻效果，再决定采用的复合补充措施，如采用外延加降阻剂的方法降阻时，要首先 计算出仅采用外延时的降阻效果，与目标值相比较，看还相著多少，再根据降阻剂的特性计算出使用多 少降阻剂。 对一个具体的接地工程采用何种降阻措施，首先应根据接地短路电流值和电网的要求计算出接 地电阻的目标值，再对接地装置所在现场的地形、地势进行认真的勘探测量，特别要测量出土壤电阻率 在水平和年直两个方向上的分布。看现场有无可以利川的自然接地体，找出有利于降阻的最佳条件， 然后经过几种降阻方案的分析、比较、计算，通过技术经济分析筛选出最佳的降阻方案，并留有适 东南大学工程硕士学位论文 当的可靠系数，在确保安全的情况下争取用最少的投资来取得最佳的降阻效果。 5 2 2 扬厂改造方案一 在升压站2 2 0 k v 区域重新设计一个接地网，将原来水平导体间距为2 0 m 的长孔地网改为网 格为2 0 m x1 0 m 的方孔地网( 即纵向增加了1 4 根水平接地体) ，水平接地体截面均改为6 0 s m m 2 。 槲、粥主变及其它部分接地网保持不变。如图5 1 所示。 方案一的接地阻抗计算值为o 1 1 4 4 4 3 2 f 1 ，改变接地阻抗后，需重新计算架空地线分流，见表5 1 。 故障点原地网的f 1 、f 2 和f 9 外，我们又分别在升压站的其它六个位置模拟了故障点，如图5 2 所 示j 其中f 3 为升压站下边线中央处，f 4 为升压站右下靠近边角处，f 5 为升压站中央偏左处，f 6 为 升压站中央偏右处，f 7 为升压站左上靠近边角处，f 8 为升压站上边线中央处。利用m a l z 模块计 算跨步电势、接触电势以及地电位升高等参数，列于表5 2 中。 图5 1方案一：新接地网( 粉红色表示新增接地体) 第五章接地网设计方案和理论计算 表5 1 方案一新地网架空地线分流及入地电流计算结果 总的线路故障电流( a ) 2 0 4 5 4 架空地线分流 4 0 5 6 6 变压器总回流 - 4 7 6 1 5 故障点电流( a ) 2 1 1 5 8 9 注：表中电流符号，负号表示从大地中流出，没有符号表示流入大地。 图5 2 方案一中选取的故障点位置 表5 2最大接触、跨步电势及地电位升高等参数计算结果( 方案一) 故障最大g p r最小g p r最大g p d主变附近网控楼附 网控接与故 晟大接最大跨 点 幅值 g p r 近g p r 濂点闻6 p d 触电势步电舞 幅值 f 12 0 6 9 1 8 。5 9 8 么9 o 1 5 5 9 9 81 1 5 9 么0 71 1 0 5 r1 0 6 2 5 93 3 2 8 71 7 7 4 4 f 22 4 7 1 么2 4 。6 4 1 么8 。1 9 5 7 1 01 5 8 l 么1 0 1 3 5 2 9 。 1 2 1 6 4 8 +5 2 6 83 3 6 4 2 f 32 0 3 9 1 8 。5 9 9 z 9 。1 5 2 9 6 5 1 2 5 9 么3 。1 1 5 5 么2 。 9 8 1 7 92 6 3 8 41 8 5 7 1 f 4 2 1 8 2 么2 0 。5 9 2 么9 。1 6 8 8 8 01 1 7 5 么一l 。1 1 6 3 么2 。1 1 3 4 3 6 2 9 1 0 41 5 0 8 1 东南大学工程硕士学位论文 1 ：5 1 9 9 9 么1 7 。6 0 1 么- 9 。1 4 8 2 4 21 1 7 1 r1 1 4 1 2 09 4 4 2 52 9 3 8 18 7 9 7 4 f 62 1 4 6 2 0 。5 9 8 么9 。1 6 4 8 6 71 2 2 1 l 。1 1 7 0 么3 。1 0 8 2 5 92 6 69 6 5 8 4 f 72 0 4 4 么1 9 。6 1 2 么9 。1 5 3 0 8 41 1 7 7 r1 1 5 0 么3 。9 9 0 6 32 8 6 6 71 2 5 5 8 f 8 1 9 4 2 1 7 。6 0 4 么- 9 。1 4 2 3 9 61 2 3 4 么r1 1 7 8 3 。 8 4 8 2 92 4 6 81 3 4 3 7 f 92 0 7 3 么1 9 。6 0 5 - 9 。1 5 6 4 8 11 1 4 9 么一2 。1 1 2 6 2 。1 0 4 9 1 93 3 9 4 2 1 2 0 9 8 注一表中单位均为：v 。 将表5 2 与表4 9 中数据相比较可以看出，由于升压站接地网网格的加密，在2 2 0 k v 升压站f 1 和f 9 两处发生短路故障时最大接触电势和最大跨步电势以及最大g p r 等参数都比原始地网时有了 一定程度的降低。在所有升压站各点发生短路故障时，最大跨步电势( 1 8 5 7 l v ，f 3 ) 及网控楼附近 地电位升g p r ( 1 1 7 8 v ，f 8 ) 均满足规程要求，但最大接触电势( 3 3 9 4 2 v ，f 9 ) 稍稍超标，如图 5 3 、图5 5 图5 1 1 所示。在撑4 、衡主变附近发生短路故障( f 2 ) 时，各参数变化不大，网控楼附 近g p r ( 1 3 5 2 v ) 尚满足要求，但最大接触电势( 5 2 6 s v ) 和最大跨步电势( 3 3 6 4 2 v ) 依然超标较 多，见图5 4 。必须采取其它措施，如可以在槲、邾主变附近及其它超标区域铺设2 0 c m 高阻砾石层 来降低接触电势和跨步电势，或在一次设备人可触及的金属部位喷涂高阻绝缘漆等。 g p r0 fs e g 4 e n t s f v o l t s 、 v i a x 瑚u mv a l u e ：2 1 3 0 8 1 2 m 【n l m u mv a l u e ：5 9 8 4 7 0 。 2 1 3 0 8 1 一1 9 7 7 5 8 1 8 2 4 3 4 疆 一1 6 7 1 1 1 ，i 一霞一。j 霉蒜! ! 一1 5 1 7 8 7 ( 1 _ 1 3 6 4 6 4 当 一一1 2 1 1 4 l 一1 0 5 8 ：1 7 r = j 9 0 4 9 4 山i 7 5 1 7 0 广一。曩1 幕ii 。_ 图5 3 ( a ) 方案一接地网f 1 点故障地电位升高分布 第五章接地网设计方案和理论计算 1 7 0 1 2 0 2 0 3 0 图5 , 3 方案一接地网f 1 点故障接触电势分布 ? ? 58 嚣g - 59 2 j9 j ， l s t c p 、o h a g c - 、o “tm a 磐u h “kf 、o l “ x a g ( 磷e _ r e r s ) 图5 3 ( c ) 方案一接地网f 1 点故障跨步电势分布 (s一岫llm口邑们疑如 (s盔黉错e s i 域扣 东南大学工程硕士学位论文 1 7 0 餮 q 砷2 1 ) 3 0 图5 4 ( a ) 方案一接地网f 2 点故障地电位升高分布 7 8 08 3 08 8 09 3 09 8 0 m a x i m f f mv a l u e 5 2 6 7 9 6 m m i m u m v a l u e0 加 5 2 6 8 0 c 4 7 4 1 2 ( 4 2 1 4 4 3 6 8 7 6 3 1 6 0 8 2 6 3 4 0 2 1 0 7 2 1 5 8 o 哇 1 0 5 3 6 ( 5 2 6 8 r - t u u d lv o l t a g e 地辨( 、o 【w ms 】x 删3 懈e 了8 蚴 图5 4 0 ) 方案一接地网f 2 点故障接触电势分布 粥 砷 ( s 岛阻卜曾6 第五章接地网设计方案和理论计算 图5 4 ( c ) 方案一接地网f 2 点故障跨步电势分布 图5 5 ( a ) 方案一接地网f 3 点故障地电位升高分布 东南大学工程硕士学位论文 图5 5 ( b ) 方案一接地网f 3 点故障接触电势分布 图5 5 ( c ) 方案一接地网f 3 点故障跨步电势分布 3 0 第五章接地同设计方案和理论计算 图5 6 ( a ) 方案一接地网f 4 点故障地电位升高分布 r - t o u c h 、7 0 l t , 3 9 ea i a 翔l ( v o v o l l x 嘲8f m 砸哟 图5 6 ( b ) 方案一接地网f 4 点故障接触电势分布 东南大学工程硕士学位论文 1 7 0 图5 6 ( c ) 方案一接地网f 4 点故障跨步电势分布 图5 7 ( a ) 方案一接地网f 5 点故障地电位升高分布 o o o 1 、l ， ，- l 一价篮啦hm马e s i ) c q 扣 第五章接地网设计方案和理论计算 1 7 0 1 2 0 基 如 l h 2 0 3 0 7 8 08 3 08 8 09 3 0 9 8 0 m a x i i m u m v a u i e粥8 1 3 m i r i m i j m v a l u r0 瑚 2 9 3 8 1 2 6 4 4 3 2 3 5 0 5 2 0 5 6 7 1 7 6 2 9 1 4 6 9 1 1 1 7 5 3 8 8 1 4 c 5 8 7 6 2 9 3 8 r - t o u c h v o l t a g em a g n c f o t t s ) 【w o f s l x a x i s ( m m r 8 ) 图5 7 ( b ) 方案一接地网f 5 点故障接触电势分布 s t e pv o l t a g e v o l s tm a _ n t u d cf 、o l t s i x a x l g ( m e t e 蚴 图5 7 ( c ) 方案一接地网- f 5 点故障跨步电势分布 东南大学工程硕士学位论文 图5 8 ( a ) 方案一接地网f 6 点故障地电位升高分布 r t o u c h , o l t a g ea b 斗 、o l t s ) w o l q xa x 3f m 盯e r s ) 图5 8 ( b ) 方案一接地网f 6 点故障接触电势分布 第五章接地网设计方案和理论计算 s t c pv o l t a g e w o r s tm a g n i m d c 舢l i s ) x 蜘3 ( m m 哟 图5 8 ( c ) 方案一接地网f 6 点故障跨步电势分布 图5 9 ( a ) 方案一接地网f 7 点故障地电伉升高分布 东南大学工程硕士学位论文 1 7 0 3 0 7 1 7 0 1 2 0 宙 墓_ o 篓 三 2 0 3 0 r - t o u c h v o l t a g 。b l a g n 0 7 0 l t s ) 【w o r s 】xa x i s ( m e r e r s ) 图5 g f b ) 方案一接地网f 7 点故障接触电势分布 s 0 s 3 0 8 8 0矧9 3 0 一f - 一 m a m m u mv u e1 2 55 f , 4 m n 订m u 埘v a l u e0 峨 g - 1 2 5 5 8 1 1 3 ，0 9 1 0 0 6 0 r 8 8 1 l 7 5 6 2 t 6 3 1 3 5 0 6 3 3 8 1 4 2 5 。6 5 1 3 1 8 s t e p 、铷嚣w 帆寸a 王矗盘砷l 如f 、础s x x 塔唧时r s ， 图5 9 ( c ) 方案一接地网f 7 点故障跨步电势分布 如 加 粥 ，i一“盘基一h)叫如 第五章接地网设计方案和理论计算 1 7 0 1 2 0 嚣 番 h 基_ o 蟹 薹 如 2 0 3 ( 图5 1 0 ( a ) 方案一接地网f 8 点故障地电位升高分布 跏8 3 08 8 0 9 3 i )9 8 0 m x 咖m v a l u e2 4 6 泓 一l rl ，f 、# 一 m i n i m u m v a u j e0 _ 0 0 2 4 6 8 0 ( 2 2 2 1 2 ( 1 9 7 4 4 1 7 2 7 6 1 4 8 0 8 1 2 3 4 0 9 8 7 2 7 4 0 4 4 9 3 6 2 4 6 8 p , - t o u c h o l t a g em a e t t ( v o l t s ) 降】x a 3 ( m 肼8 麟) 图5 1 0 ( b ) 方案一接地网f 8 点故障接触电势分布 东南大学工程硕士学位论文 s t e pv o l t a 2 c w o f s tm a 函h l d c 出) x a x l s ( m 陇髅) 图5 1 0 ( c ) 方案一接地两f 8 点故障跨步电势分布 图5 1 l ( a ) 方案一接地网f 9 点故障地电位升高分布 3 8 图5 t l ( b ) 方案一接地网f 9 点故障接触电势分布 s t e p 、。争j w o l 时a i a 塾d e0 7 0 l 恬 x s ( m e t e r s ) 图5 1 l ( c ) 方案一接地网f 9 点故障跨步电势分布 东南大学工程硕士学位论文 5 2 3 扬厂改造方案= 在方案一的基础上，再对料、# 5 号主变附近区域地网加密，即横向增加三根水平接地体，间距 为1 0 m ，主变的两条接地体延伸至与上下较长接地体相连。如图5 1 2 所示。 方案二的接地阻抗计算结果与方案一的相比，下降甚微。因此架空地线分流也视为与方案一相 同。故障点我们仅选取f l 、f 2 、f 4 、f 6 、f 9 五个在方案一中各参数值较大的故障点，利用m a l z 模块计算的跨步电势、接触电势以及地电位升高等参数，如表5 3 所示： 表5 3最大接触、跨步电势及地电位升高等参数计算结果( 方案- - ) 故 最大最小最大主变附近网控楼附近 同控楼与晟大 最大跨 障g p rg p rg p dg p r g p r故障点问接触 步电势 点幅值 g p d 幅值 电势 f i2 0 6 6 么1 8 。5 9 8 l - 9 。1 5 7 8 71 1 8 0 0 3 。1 1 2 l 么1 。1 0 6 7 53 3 2 1 31 4 3 4 5 f 21 7 8 9 么1 7 。6 4 5 l 8 。1 2 3 4 91 5 1 6 么1 0 。 1 3 5 l 么8 o 5 0 1 _ 3 52 4 2 6 21 4 2 9 7 f 42 3 5 2 2 4 。5 9 4 么1 0 。1 8 8 8 9 81 2 3 4 2 01 1 6 7 2 。1 3 4 3 1 2 9 1 1 21 3