大型发电厂和变电站接地网状态评估报告

大型发电厂和变电站接地网状态评估目 录— 概 述接地网状态评估目的变电站接地网状态评估的具体内容接地网特性参数〔接地阻抗、地线分流、跨步电压和接触电压〕实测设备接地引下线与主接地网连接状况及接地网完整性测试1.23接地网开挖检查和接地导体腐蚀性诊断变电站站址土壤电阻率测试和土壤构造分析变电站接地网状态数值评估1.3需要供给的系统参数二接地网特性参数测量试验方法接地电阻测试变电站进线避雷线〔包括OPGW光纤地线〕对测试电流分流测量站内接触电压的测量跨步电压的测量三设备接地引下线与主接地网连接状况测试四接地网开挖检查和接地导体腐蚀性诊断地网开挖目的地网检查步骤及试验方法开挖检查开挖要求检查工程取样方法检查方法地网腐蚀状况判定标准五站址土壤电阻率测试和土壤构造分析试验目的测量原理和方法测量结果和结论CDEGS软件的变电站接地网状态数值评估前言CDEGS软件的简介CDEGS软件在变电站接地网状态数值评估中的应用接地网接地阻抗仿真计算与测量结果的比对验证接地网接地阻抗仿真计算仿真计算与测量结果的比对验证单相接地短路电流计算调度短路电流计算结果进站故障电流在出线地线的分流计算结果变电站母线单相接地故障时站内入地电流选取变电站发生单相接地故障时地网导体电位上升〔GPR〕变电站发生单相接地故障时跨步电压和接触电压典型的接触电势和跨步电势的三维图接触电势和跨步电势的允许值计算发生单相接地故障时，跨步电压分布的计算结果及分析七地网状态评估结论土壤构造接地阻抗单相接地故障电流及其分布地表电位分布跨步电压、接触电压电气设备接地引下线与主地网连接状况地网腐蚀状况接地网状态的综合评价— 概述接地网状态评估目的性随之而来。给出接地网入地故障电流、接地阻抗、接触电压、跨步电压、地网电位分布、SES公司的CDEGS〔的数值分析方法以有效地弥补测量存在的缺陷和缺乏，估、设计和降阻改造的科学牢靠工具。在运用测量结果验证承受基于CDEGS软法完成变电站接地网的全面状态评估。变电站接地网状态评估的具体内容〔接地阻抗、地线分流、跨步电压和接触电压〕的实测工频测试方法〔50Hz的类工频，通过对出线避雷线〔OPGW线、出线电缆外皮和接地的主变中性点分流测量并进展处理，测量出带出线避〕的运行变电站地网工频特性参数〔接地阻抗、地线分流、跨步电压和接触电压。地网接地阻抗测试〔50Hz的类工频〕小电流法测量变电站接地阻抗。出线地线分流测量OPGW、耦合地线等、电流的波形，计算与注入电流的相角差，便于更准确地确定分流系数。地网跨步电压、接触电压实测DL/T475－2023GB/T17949.1－2023TUSU。TIEEEstd－2023《沟通变电站接地安USUT的限值。USUTUS和接触UT的限值。设备接地引下线与主接地网连接状况及接地网完整性测试DL/T475－2023Q/CSG10007-2023连接状况及接地网完整性是否良好。接地网开挖检查和接地导体腐蚀性诊断备的绝缘遭到破坏，严峻者可能导致监测或把握设备发生误动或拒动而扩大事地系统是否满足安全运行要求，是否需要改造。接地网导体腐蚀状况诊断可通过以下几个途径〔1〕导通性测试。在电气完成性测试中，觉察接地引下线断裂或地网金属导体断裂，需开挖确认〔2〕场区针对性地开挖检查。对运行时间到达确定年限〔如10年及以上〕的变电站接地〔4〕利用发变电站接地系统腐蚀诊断系统。该系统〔包括断点及腐IntelliEDS件组成，适用于变电站地网设计和施工图纸完整的变电站。程度量化分析和土壤分析的方法进展接地导体腐蚀性诊断。大型电厂和变电站站址土壤电阻率测试和土壤构造分析及土壤电阻率的分层分析和计算。为了能更好地对变电站接地网进展分析计算，需要了解变电站所在地域的土壤状况，分层土壤电阻率数据的具体测量是CDEGS率随测量极间距变化的曲线，依据视在土壤电阻率现场根底测试数据，利用CDEGS软件，通过优化分析，反演得到土壤的实际分层构造模型。大型电厂和变电站接地网状态数值评估CDEGS系统的电气参数。主要内容包括：对运行变电站接地阻抗测试结果以及分流对运行变电站接地阻抗测试站接地阻抗值。ff确定变电站最大入地故障电流。变电站最大入地故障电流是关乎变电局部短路电流经接地网入地，另一局部经由与地网相连的出线地线〔如避雷线、OPGW、耦合地线等、出线电缆外皮及变压器接地的中性点流回系统。在考虑CDEGSK后，即可依据设计时的总故K〔〕与地网出线地出线电缆回数、电缆的参数〔〕变电站地网的接地电阻值〔d〕与被评估变电站直接相连的对侧各电压等级变电站地网接地电阻值〔变电站所处位置土壤〕变压器中性点接地方式。ff障状况下，变电站地网接地导体的电位上升，是否满足二次设备安全的要求。S S T S UU分布状况，比照测试结果以及UU的限值，推断变电站U、US S T S 需要供给的系统参数以500kV500kV砚都变电500kV220kV500kV线路和220kV线路各支路供给的入地短路电流的计算结果。在2023年6月运行方式下核算的砚500kV220kV37.90kA16.68kA。表1-1 500kV砚都变电站单相入地短路电流计算数据〔2023年6月运行方式〕流经线路的A相短路电流故障类型 系统局部 〔kA〕砚西乙

流〔kA〕3.91∠57.6°3.91∠57.6°7.72∠50.3°7.74∠50.3°500kV线路

2.95∠62.5°2.95∠62.5°3.64∠82.5°3.64∠82.5°主变500kV出线处发生A相故障

2.36∠40.5° ＃2变砚端甲

2.36∠40.5°0.84∠43.2°0.75∠35.3°砚端乙4.7313∠39.1045°220kV线路

0.75∠35.3°1.44∠44.8°0.66∠46.2°0.18∠8.2°220kV出线处发生A相故障

500kV线路 4.7140∠55.0611°主变 4.72∠25.1°

＃2变

0.18∠8.2°0.55∠37.1°0.55∠37.1°1.60∠-10.4°1.61∠-10.4°0.57∠67.0°0.57∠67.0°1.63∠123.1°1.63∠123.1°4.72∠25.1°12.2453∠48.7983°220kV线路 砚端甲砚端乙

3.79∠51.2°1.97∠46.6°1.97∠46.6°故障类型故障类型系统局部〔kA〕支路名称砚珠甲线2.69∠49.9°砚兴线1.1859∠51.839°砚荷甲0.3296∠38.105°砚荷乙0.3296∠38.105°500kV500kV220kV1-2所示。序号线路名称长度平均档〔m〕终端塔序号线路名称长度平均档〔m〕终端塔型号导线标准地线标准对侧变电站名〔〕1500kV砚花甲138.98450500kV砚花乙SJCD274-26/28/29/304×ACSR-720/50LGJX-150/35LGJ-150/35花都0.45023500kV砚西甲46.4234074500kV砚西乙SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-7西江0.2065500kV蝶砚甲148.49464SJDG374-25/29/32/33SJCD274-22/23/24/254×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶岭0.4556500kV蝶砚乙7500kV砚肇甲1.343354×ACSR-720/50LGJ-95/55JLB2-40-7肇庆换流站0.4798500kV砚肇乙9220kV砚东甲15.0326GUT8-232*LGJ-30010220kV砚端甲11220kV砚端乙GUT8-202*LGJ-24012220kV砚珠甲GUT8-232*LGJ-24013220kV砚兴线GTU9-172*LGJQ-30014220kV砚荷甲15220kV砚荷乙SJ633-212*LGJ-30031.838831.838816.036454.039044.0400LGJ-95/55东岸0.21GJ-50端州0.490LGJ-95/55珠山0.483LGJ-95/55兴瑶0.468GJ-50荷村0.480二接地网特性参数测量试验方法接地电阻测试依据变电站主地网现场地样子况和试验条件，选择远离夹角法进展测量。承受类工频〔接近50Hz的类工频〕小电流法测量，所加测试电流3～10A。试验原理如图2-1所示。8000型类工频小电流接地网测试系统见图2-2。由于承受DL475—92《接地装置工频特性参数的测量导则》有关公式计算，接地网接地电阻测量结果应为测量值乘以修正系数1/0.8061。由于运行要求，全部运行的500kV和220kV出线线路的避雷线无法与接地OPGW光纤地线的运行状态下进展测量，并承受对变电站内500kV场地和220kV场地与500kV出线杆塔进展分流测OPGW光纤地线等对测量结果的影响，测试结果供参考。12S12S1AC220V整流器变频器变压器CAd13VPS1：开关 A：选频电流表 V：高内阻电压表2-1类工频小电流法试验原理接线图2-28000型类工频小电流接地网测试系统变电站进线避雷线〔包括OPGW光纤地线〕对测试电流分流测量500kV和220kV500kV出线杆塔塔脚的变电站地网接地电阻值。站内接触电压的测量T在变电站中可能有接地短路电流流过的电力设备外壳或构架上测量接触电电压表V1的一端接至地面上离设备外壳或构架水平距离1.0m的测量极上，电1.8mI，读取电压表指示值可IU。T经接地网流入地中地最大短路电流I 〔取37.90kA〕换算，接触电压的最大值max为：TmaxUTjmax=U×I /ITmax2-4接触电压和跨步电压测试原理图跨步电压的测量S2-4所示。Φ20圆钢电压1.0m间距打入地下0.5m，并保证钢钎严密插入土壤，高内阻电压表V2I，读取电压表指示值可测量出通过IU。如在水泥地面上测量，需在测量点放置两块10cm40kg的重量。S接地网流入地中的最大短路电流I 〔取37.90kA〕换算，跨步电压地最大值为：maxSmaxUSmax=U×I /ISmaxUT和跨步电压U允许值不应超过：UUS

=174+0.17ρS

、U=S

174+0.7ρtSt

是变电站表t0.1m深度土壤电阻率测试数据，考虑后备保护动作的系统单相接地短路〔故障〕电流持续时间UT＝322.84V，US＝412.43V。t187.06V，均远小于各自允许的安全限值。测量结论依据DL/T475—2023《接地装置特性参数测量导则》的有关要求，在出线构500kV220kVOPGW5.5A500kV砚都变电站地网接地电0.186Ω。在注入电流频率47Hz的测试方式下，承受柔性罗哥夫斯基线圈对与500kV和220kV出线构架相连通的全部金属构架、500kV出线杆塔塔脚以及变压器中性点进展分流测量，得到全部500kV和220kV出线构架出线避雷线〔一般地线和光纤地线〕的分流系数达69.62%，考虑到分流因素的影响，砚都变电站地网的接地电阻真实值应远大于实测结果。500kV砚都变电站场区各局部实测的跨步电压和接触电压水平均远小于允许的安全限值。三设备接地引下线与主接地网连接状况测试测试方法按图3-1备接地引下线与地网连接状况。以测主地网接地电阻的电流注入点〔#3主变A相接地引下线〕为第一个参考点〔第一个区域B2……Bi〕与主地网的连接状况；在待测场地〔其次个区域〕选定一台设备的引下线M，假设M同第一区域内与主地网连接良好的点引下线BiM与主地网连接良好，M的连接状况，推断其与主地网的连接状况。其他待测场地参照第〔2〕条依次递推想试，直至完成全站的检测。D FDC-ⅢG G 主地网 A、B 设备接地引下线图3-1 FDC-ⅢG测试仪测量原理接线图四接地网开挖检查和接地导体腐蚀性诊断地网开挖目的备的绝缘遭到破坏，严峻者可能导致监测或把握设备发生误动或拒动而扩大事地系统是否满足安全运行要求，是否需要改造。地网检查的步骤及方法试验方法程度量化分析和土壤分析的方法进展接地导体腐蚀性诊断。开挖检查对于500kV变电站，分别在500kV场地、220kV场地和35kV场地选择典8个点〔500kV3个点、220kV335kV场地2个点。10米开盖一处，至8点。开挖要求5米。沿避雷针引下线开挖，找出垂直接地体，进展检测及拍照。检查工程b.引下线腐蚀状况；c.垂直接地体腐蚀状况；d.电缆沟内接地带腐蚀状况；取样方法100mm；水平接地带长度100mm；土壤每个开挖处各1kg；内勤人员处理。检查方法腐蚀率检查a.直观法：开挖地网后，用肉眼观看其腐蚀状况，并进展拍照做好记录。室内用卡尺测量腐蚀圆钢的直径，取最细点，测量其腐蚀程度。失重法：本次挖检承受相对失重法相对失重法：从现场找到腐蚀比较严峻的地方，把样品带回试验室，去再依据以下公式计算相对平均腐蚀率：WWv 1 2W1其中V：腐蚀速率g/m；W：标准重量W：样品实际重量〕自然失重法：自然失重法是测量金属腐蚀速率的最经典的方法。这种方量，然后将它埋入待测土壤环境中，经过确定的时间〔如4周〕后取出，除去表均腐蚀速率：vW365A N其中 v：腐蚀速率〔g/cm2.a〕W：样品N天内失去的重量〔g〕N：为样品在土壤中埋设的天数 A：为样品的外表积〔cm2〕在试验室检测土壤的PH值，找出腐蚀规律。针孔法：以腐蚀深度表示的腐蚀率，即在单位时间内被腐蚀金属的厚度变100mm内其腐蚀率表示为：wK K 243651087600KwwH d dWWK 1 2w tSK其中 W1：标准重量g；W：样品实际重量g； w：腐蚀率g/c2.h〕S：为被腐蚀金属面积c2；：腐蚀时间；Kh：深度腐蚀率mm/；：金属密度g/c3〕地网腐蚀状况判定标准率的判定参考以下标准：1010%15%，腐蚀程度为严峻；15%25%，腐蚀程度为很严峻；25%，腐蚀程度为格外严峻。500kV砚都变电站地网导体腐蚀状况的综合诊断，承受以下标准：序号检查工程现象结论1直观法腐蚀较重，导体已变形不合格2称重法接地导体重量小于热稳定计算，同样长度的最低不合格3设备的连接电阻≤630mΩ不合格4设备串联接地5%不合格5腐蚀率25%不合格五站址土壤电阻率测试和土壤构造分析试验目的CDEGS软件〔电流分布、电磁干扰、接影响到地网状态评估工作的质量，因此土壤电阻率数据的准确性格外关键。测量原理和方法CDEGSRESAP〔土壤电阻率分析〕计算模块，通过优化分析，反演得到变电站站址的土壤实际分层构造模型。电极按图1等距布置，设a为两邻近电极间距，则以a,b的单位表示的视在土壤电阻率ρ为： 1

2a aaba24b2

2b≤0.1a，则可取b＝0，上式简化为深度a处的视在土壤电阻率：

2aR5-1温纳法测土壤电阻率〔需要测到400m，相应地放线要其3倍的距离实现的，因此深层土壤电阻率的准确测量尤其重要。〔频率异于工频，均无法摆脱测量线之间互感的影响，而承受直流测量又将带来极化效应，承受交变直流电源的法国IRISSYSCAL型土壤〔图5-2〕则可以有效解决这个问题，即通过以周期反向的直流电流作为鼓舞源，避开因沟通电流鼓舞条件下测试线间的互感给测试结果带来的影响。图5-2 SYSCAL型土壤测量和计算结果变电站站址分层视在土壤电阻率测试结果500kV砚都变电站的现场状况测试线路选在变电站内预留扩建局部场地和站外围墙边〔测短距〕和站外大路〔测长距5-。5-1500kV砚都变电站站址视在土壤电阻率测试结果极间距〔m〕信号电压〔mV〕注入电流〔mA〕0.1218.4914.0397.90.2184.9411.9397.40.3408.7211.3368.00.497.8631.77173.90.5252.0748.1297.91.068.2642.76155.41.0212.4988.11164.61.552.7162.89171.72.051.7973.18204.82.0144.4857.54240.93.057.2405.20207.63.0168.9613.68232.85.094.71615.56191.31055.26230.9112.42052.39851.23128.53048.4350.31181.55050.6563.92248.97547.3372.89305.910053.62871.23473.115048.4574.4613.820045.2774.78760.025056.7116.68763.0极间距〔m〕信号电压〔mV〕注入电流〔mA〕视在土壤电阻率〔Ω·m〕30063.43175.9676.035044.02149.07649.540050.78158.0807.845050.786180.28796.550053.45195.02860.9土壤分层构造计算结果CDEGS软件的RESAP模块可依据土壤电阻率的测试结果计算土壤分层结(Wenner法；输入电极间距、电极入地计算方法IgnoreProbeDept，只需输入输入电极间距〕值〔ρ〕即满足计算条件。砚都变电站站址土壤电阻率计算结果见图5-2及表5-2，为水平四层构造。表5-2 500kV砚都变电站站址土壤分层构造计算数据深度〔深度〔m〕土壤电阻率〔Ω·m〕1.5597.654.74175.2327.53136.10infinite1087.345-2土壤分层构造计算结果结论对500kV砚都变电站站址的不同间距的视在土壤电阻率现场测试，结合CDEGS〔软件的RESAP模块计算，5-2所示的水平四层的分层构造。500kV砚都变电站站址的深层土壤电阻率总体水平比较高，土壤条件比较差。六基于CDEGS软件的变电站接地网状态数值评估前言CDEGS软件的简介CDEGS是CurretDistribution、ElectromagneticField、GroundingandSoilStructureAnalysis〔电流分布，电磁场，接地和土壤结分布〕的缩写，它是由加拿大SES公司〔SafeEngineeringServices&TechnologiesItd．安全技术工程效劳〕出品。该软件为接地、电磁场、交直流电磁兼容，以及阴极保护等问题可以是裸导体、带绝缘层的管道或在管道中的电缆。RESAPMALTMAIZSPLITSTRALINHIFREQ、FCDIST、FFTSES共计8个功能模块。〔1〕RESAP〔RésistivitéApparente，电阻率分析〕RESAP主要功能即土壤电阻率计算和土壤构造分析。通过测量所得的视在时还可以输入电极入地深度。依据土壤构造的具体特点，RESAP可以将土壤等度指数变化的指数分层土壤构造。MALZ〔MiseàLaZerre接地计算和分析〕间的相互作用,地网络的频率响应特性以及导体的阴极保护争论。MALZ的输入数据包括：土壤构造；接地极和其它地下敷设的金属装置的尺波形〔频率、相位〕，以及电流注入点的位置。SPLITS〔SimulationofPowerLines，InterconnectionsandTerminalStations，线路和所相连的变电站回路模拟〕具体模拟变电站和连接变电站的线路，进展平衡或不平衡(包括短路)条件下可考虑绕组接线方式。绕组可以是双绕组或三绕组，并可模拟自耦变压器。TRALIN〔TRAnsmissionLINes，输电线路〕(包括地面以上的导线、地面以下的电缆和管线)的电气参计算任意条不同规格的输电线路或配电线路，不同导体的空间位置可以任意布同时可以考虑土壤构造不均一的特性。HIFREQ〔HighFrequence，高频分析〕(包括导体的电位)。其中以模拟电阻、电感和电容等集中参数；HIFREQ的计算频率可以从0Hz到几十MH2；可以定义导体处于无限大介质，或敷设于均一或两层土壤中；空气、土壤和导体的电阻率、介电常数和相对磁导率可以是任意值。FCDIST〔FaultCurrentDistribution，故障电流分布〕主要功能和SPLITS根本一样，模拟变电站和连接变电站的线路，进展不同作量，提高了争论、解决问题的速度。FFTSES〔FastFourierTransformSES，SES中的FFT变换〕是MALTSPLITS和HIFREQFFTSES域和时域的转换。8个模块中的一个或几个，以取得满足的分析结果。CDEGS软件在变电站接地网状态数值评估中的应用CDEGS〔1s s t s 比照，验证CDEGS软件仿真模型的可信性，给出变电站接地阻抗值〔2〕变电站最大入地故障电流及其分布状况〔34〕UU分布状况，比照测试结果和UUUUs s t s 现场实测站址土壤的视在电阻率〔现场实测站址土壤的视在电阻率〔RESAP〕调度中心供给的短路电流结算数据、运行单位供给的线路及对侧站参数地网竣工图〔SASCAD〕故障电流分布计算〔FCDIST或TRAIN、SPLIST〕〔MALZ〕计算地网地电位升、跨步电压、接触电压〔MALZ〕6-1CDEGS接地网接地阻抗仿真计算与测量结果的比对验证接地网接地阻抗仿真计算6-2所示。图中，主地网面积近60000m2，共使用Φ2218000m，长度2.5m的∠50×50×5的热镀锌角钢25039〔其200m外，同时在主接地网边缘的四周以地面夹角25°向外低洼方向打了11口斜井，每口斜井长度约120m，在每口井内均匀放〔a〕俯视图4DK—AC〔a〕俯视图450角俯视图剖面侧视图图6-2 500kV砚都变电站接地网示意图MALZ模块的地网导体矩阵要求导体是圆柱体，故需要对地网导体做等效，见表6-1原始参数等效参数表6-1原始参数等效参数水平接地导体水平接地导体热镀锌圆钢，约18000m，Φ22mm，热镀锌圆钢，约18000m，Φ22mm，垂直接地极角钢，250根，50×50×5mm长度2.50m 圆柱体钢棒，250根长2.5mΦ54mm用CDEGS软件附带SESCAD模块中输入导体参数和土壤构造，直观画出地阻抗值为0.6550。仿真计算与测量结果的比对验证实测站址分层土壤电阻率构造分析的CDEGS软件仿真计算结果为阻抗值0.655，分析以上数据差距的主要缘由有以下几个方面：考虑出线地线分流，其次章的测试值比真实值要小。依据实测出线地〔变电站现场与出线避雷线有金属连接的构架多映避雷线的分流，即修正的接地阻抗测量实际值为与计算得到的接地阻抗〔0.6550〕相差-6.99%；通过CDEGS的FCDIST模块计算得分流系数为75.0〔计算过程详见第6.3，与实测的分流系数〔69.62%〕相差-7.72%CDEGS软件仿真模型的可信性。可能存在差异，使计算出的接地阻抗值与实际值有差异。考虑现场测试有众多干扰因素，而CDEGS模拟计算对土壤水平分层构造等接地网状态评估的接地电阻值，该值超过变电站设计和运行要求值〔0.50。单相接地短路电流计算调度短路电流计算结果500kV砚都变电站各线路的线路参数和短路电流状况以及架空地线参数分别如表6-3和6-4所示〔单相接地短路电流由广东电网电力调度中心计算得到。母线单相接地短路时，500kV、220kV线路供给的短路电流500kV

220kV500kV220kV线路供给的短路电流及主变220kV侧中性点电流。序 线路名号 称长度(km)平均档距序 线路名号 称长度(km)平均档距(m)对侧终端塔型号范地线标准对侧变电()I500kV〔kA〕I220kV〔kA〕1砚花甲138.98 450SJCD27 4-26/28/29/30 -720/50LGJX-150/35LGJ-150/353.91∠57.6°花都0.4500.55∠37.1°2砚花乙3.91∠57.6°0.55∠37.1°3砚西甲46.42407SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-77.72∠50.3°西江0.2061.60∠-10.4°4砚西乙7.74∠50.3°1.61∠-10.4°5蝶砚甲2.95∠62.5°148.49 464SJDG374-25/29/32/334×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶岭0.4550.57∠67.0°6蝶砚乙2.95∠62.5°0.57∠67.0°7砚肇甲3.64∠82.5°1.34 335SJCD274-22/23/24/254×ACSR-720/50LGJ-95/55JLB2-40-7肇庆站0.4791.63∠123.1°8砚肇乙3.64∠82.5°500kV线路供给的总的故障电流1.63∠123.1°35.67∠60.18° 9砚东甲15.0326GUT8-232*LGJ-300LGJ-95/55东岸0.210.84∠43.2°3.79∠51.2°10 砚端甲31.838811砚端乙GUT8-202*LGJ-2400.75∠35.3°1.97∠46.6°0.75∠35.3°1.97∠46.6°12砚珠甲GUT8-232*LGJ-2401.44∠44.8°2.69∠49.9°13砚兴线GTU9-172*LGJQ-3000.66∠46.2°1.19∠51.84°14 砚荷甲0.18∠8.2°SJ633-2115砚荷乙2*LGJ-3000.33∠38.11°0.18∠8.2°0.33∠38.11°220kV线路供给的总的故障电流＃2变供给的单相故障电流4.73∠39.15° 12.25∠48.80°2.36∠40.5° 4.72∠25.1°16.036416.036454.039044.0400GJ-50端州0.490LGJ-95/55珠山0.483LGJ-95/55兴瑶0.480GJ-50荷村0.4686-4500kV铝钢铝钢LGJX-150/35150/3530/2.501/2.50147.2634.3617.500.1962LGJ-150/35LXXGJ-70706/3.601/3.6060.0410.3410.800.4081LGJX-95/5595/5512/3.207/3.2096.5156.3016.000.2992LGJX-120/70120/7012/3.607/3.60122.1571.2518.000.2364标称截面标称截面〔mm2〕构造尺寸根数/直径〔mm〕截面〔mm2〕地线型号直径直流电阻〔20°C/km〕架空地线与杆塔是绝缘的，在耐张塔和转角塔架空地线通过杆塔接地。杆塔接地电阻：参照得到的杆塔地网接地电阻值数据，接地220kV杆塔和500kV杆塔接地电阻均取典型值20。导线布置方式：架空地线的分流状况和发生故障的导线位置有关，距偏保守。绝缘子长度：取合成绝缘子的长度，500kV4.6m，220kV2.2m。导线弧垂选择：500kV12m9.5m；220kV导线9.5m，220kV7m。进站故障电流在出线地线的分流计算结果考虑架空地线与输电线之间发生500kV和220kV母线侧发生单相接地短路故障时，将有局部电流会沿架空地线“回流”至杆塔地网和对侧站地网。利用CDEGS软件的FCDIST模块可计算母线单相接地故障时故障电流的分流状况，计算时需输入如6.3.1所述各参数。6-3500kV220kV500kV砚花甲、乙线〔左侧〕500kV砚西甲、乙线〔右侧〕杆塔接地网分流趋势图〔图中原点“0”变电站母线，同塔双回线路作一条进展处理，下同。〔a〕500kV母线侧发生单相接地短路故障 〔b〕220kV母线侧发生单相接地短路故障图6-3 单相接地短路故障时沿500kV砚花线和500kV砚西线线路杆塔接地网分流趋势图变电站发生500kV和220kV母线侧发生单相接地短路故障时，将有局部电OPGW500kV220kV出网分流有减小趋势，并在对侧站处增大。变电站500kV母线侧发生单相接地短路故障时，架空地线分流系数〔模〕为75.14%；220kV母线侧发生单相接地短路故障时，架空地线分流系数〔模〕为74.91%；综合分析，当500kV砚都变电站发生单相接地短路故障时，架空地线分流系数〔模〕大致为75.0%的水平。计算结果如表6-5所示。表6-5500kV砚都变电站故障分流计算结果故故障障进线供给的总故障电流架空地线分流〔kA〕电型流500kV线路220kV线路500kV线路220kV线路500kV母线单相接地故障40.10∠57.75°30.13∠54.90°35.67∠60.18° 4.73∠39.15° 21.82∠57.90° 8.42∠47.11°220kV母线单相接地故障16.94∠50.54°12.69∠48.86°4.714.71∠55.06° 12.25∠48.80°4.54∠43.62°8.18∠51.77°故障点电流故障位置〔kA故障点电流故障位置〔kA〕500kV开关区37.88∠58.98°主变回流〔kA〕2.37∠37.72°500kV线路分流〔kA〕22.02∠57.90°220kV线路分流〔kA〕8.52∠47.11°220kV开关区16.68∠42.27°2.44∠49.78°4.54∠43.62°8.18∠51.77°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。500kV砚都变电站数值计算中，考虑从220kV和500kV线路的架空地线的分流，500kV开关区单相接地故障时，故障点入地电流8.115∠74.30°kA，主变中性点入地电流2.372∠37.71°kA；220kV开关区单相接地故障时，故障点入地电流4.326∠22.59°kA，主变中性点入地电流2.445∠49.78°kA；主变区域500kV侧单相接地短路电流10.119∠66.27°kA；主变区域220kV侧单相接地短路电流6.591∠32.33°kA。变电站发生单相接地故障时地网导体电位上升〔GPR〕MALZ6.2500kV砚都变电站地网导体电位上升〔GPR。G H IL M K D E CA FB6-9计算用的500kV时变电站围墙内场区与一次设备和二次系统接地引下线直接相连的地中金属导〔或二次回路〕的绝缘造成威逼，其中二次设备〔或二次回路〕的绝缘水平可参考DL/T621—1997《沟通电气装置的接地》和GB/T4703—2023《电容式电压互感器》等，通常取2023V～3000V的范围〔2023V，视具体状况可以适当放3000。6-10500kV开关区A参整个变电站围墙内场区主控楼区域故障数参整个变电站围墙内场区主控楼区域故障数地中导体电位上升最大值区 最小值〔V〕域最大值〔V〕消灭位置最大值〔V〕最小值〔V〕500kV开关区A点6396612162626201500kV开关区B点6387612362966204500kV开关区C点6377613162736216500kV开关区D点6370613662886229500kV开关区E点6372613562816190500kV开关区F点6377612262746178220kV开关区G点4305故障电流入411841944170220kV开关区H点4310地处411641824161220kV开关区I点4262401041394091220kV开关区J点4320411341994152220kV开关区K点4298411842224162220kV开关区L点4284412442104176#2主变场地高压侧M点6599633964766425#2主变场地中压侧N点4297412842174184引下线直接相连的地中金属导体的稳态工频电位上升水平，无论是500kV区域、220kV电位上升。6-8500kV6个点和#2主变高压侧发生单相接地故障时，整个变电站围墙内场区地中金属导体的电位上升最低超过6100V6600V，而二次设备集中的主控楼区域的地网导体电位上升6200V～6500V的水平；220kV6个点和#2主变中压〔包括主控楼区域地网导体电位上升稍低，但也可以到达4000V～4300V回路的绝缘要求。地中导体的电位的提高大大超过二次设备或二次回路的绝缘要求500kV场地和主变高压侧发生接地短路故障为甚，将对其绝缘造成严峻威逼。考虑到扩建的#1主变投运后，系统的单相短路电流水平还会增大，这种状况将更严峻。变电站发生单相接地故障时跨步电压和接触电压典型的接触电势和跨步电势的三维图MALZ6.2500kV砚都变电站地网场区和地网延长导体区域的接触电压和跨步电压分布。F区A区E区D区B区C区F区A区E区D区B区C区G区A220kV设备场地靠围墙区域〔含围墙，观看跨步电压和接触电压B区：主变场地，观看跨步电压和接触电压C500kV设备场地靠围墙区域〔含围墙，观看跨步电压和接触电压D区：沿进站道路敷设的两根延长线，观看跨步电压E、FG区：变电站围墙外主接地网边缘延长接地线和向外斜井，观看跨步电压6-24500kV6-25～6-32500kVE点〔500kV5022开关〕〔其它位置发生单相接地故障时相应位置的跨步电压和接触电压三维图相像。呈突变式分布，且跨步电压水平比较高，需要重点考察。跨步电压接触电压6-25500kV跨步电压接触电压图6-26 220kV设备场地靠围墙区域〔含围墙，A区〕跨步电压和接触电压三维分布图跨步电压接触电压图6-27 主变区域〔B区〕跨步电压和接触电压三维分布图跨步电压接触电压图6-28 220kV设备场地靠围墙区域〔含围墙，C区〕跨步电压和接触电压三维分布图图6-29 沿进站道路〔D区〕跨步电压三维分布图图6-30 变电站围墙外主接地网边缘延长接地线和向外斜井〔E区〕跨步电压三维分布图图6-31 变电站围墙外主接地网边缘延长接地线和向外斜井〔F区〕跨步电压三维分布图图6-32 变电站围墙外主接地网边缘延长接地线和向外斜井〔G区〕跨步电压三维分布图接触电势和跨步电势的允许值〔安全限值〕计算T 依据DL/T621-1997“沟通电气装置的接地”3.4条中规定，在110kV及以上有效接地系统发生单相接地或同点两相接地时，变电所接地装置的接触电势差U 和跨步电势差UT UT

174+0.17ρt=St=

U=S

174+0.7ρtSt式中：s为人脚站立处外表的土壤电阻率，∙m；t为接地短路电流的持续时间，s。对于砚都变电站，取表层土壤电阻率ρs＝100Ω·m〔参照本报告第七局部500kV砚都变电站站址土壤电阻率测试和土壤构造分析的相关测试数据T 虑后备保护动作的系统单相接地短路〔故障〕电流持续时间t＝0.35s，计算得U＝322.84V，U＝412.43VT 发生单相接地故障时，跨步电压分布的计算结果及分析6-33500kV开关区A6-9500kV参故障 数

包括延长接地体在内的整个接地系统场地

变电站围墙内的设备场区区 最大值域 〔V〕

高水平跨步电压消灭的位置

最大值〔V〕

高水平跨步电压消灭的位置500kV开关区A点 79.1

进站道路〔D区域〕和500kV场地围墙外的地网延长线〔G区域〕

50.2500kV开关区B点500kV开关区C点墙外的地网延长线〔G区域500kV开关区E墙外的地网延长线〔G区域500kV开关区E点77.1区域和F区域〕51.5500kV开关区F点75.0进站道路〔D区域〕和220kV场地围墙外的地53.6网延长线〔F区域〕

79.676.675.4

500kV场地围墙外的地网延长线〔G区域〕进站道路〔D区域〕和500kV、220kV场地围

55.152.553.8

发生工频接地短5m范围区域和主变220kV开关区G点 50.9

进站道路〔D区域〕和500kV、220kV场地围墙外的地网延长线〔G

32.3

发生工频接地短5m范围区域220kV开关区K点

52.7

进站道路〔D区域〕和500kV、220kV场地围

32.6

发生工频接地短5m范围区域和主变区域220kV220kV开关区H点51.2区域和F区域〕进站道路〔D区域〕和36.3220kV开关区I点49.5220kV场地围墙外的地网延长线〔G区域〕35.8220kV开关区J点51.433.8220kV开关区L点 53.5 30.8墙外的地网延长线〔G

5m范围区域#2主变场地高压侧M点#2主变场地中压侧N点

81.352.7

区域和F区域〕

49.735.8

主变区域最高为81V，高水平跨步电压主要消灭在沿进站道路外引的地网延长接地体上〔或斜井〔尖端〕四周的位置，而变电站围墙内场区的跨步电压最高可以到达54V，高水平跨步电压主要消灭在发生工频接地短路故障点四周5m范围区域和主变区域。而220kV场地典型的6个点和#2主变中压侧发生单相接地故障所引起的跨步电压54V。与其次局部表2-2的实测值比较，可以看出，仿真计算的场区跨步电压水平与实测的场区跨步电压水平相当。500kV砚都变电站发生500kV及220kV单相接地故障时，故障导致的延长U〔412.43，主要缘由是，变电站出线避雷线对单相接地短路故障的分流S奉献很大〔75的水平步电压水平也不高。发生单相接地故障时，接触电压分布的计算结果及分析6-47500kV开关区A参变电站围墙内整个场区故障数区参变电站围墙内整个场区故障数区域最大值〔V〕较高典型值〔V〕高水平接触电压出现的位置变电站围墙内整个场区内接触电〔V〕发生工频接地短路5m范围围墙的局部地网边37.220.821.5500kV开关区A点183.485.637.3500kV开关区B点202.285.036.2500kV开关区C点197.284.435.8500kV开关区D点195.683.836.4500kV开关区E点196.683.837.8500kV开关区F点194.284.6220kV开关区G点128.265.8220kV开关区H点115.266.6220kV开关区I点113.7缘地带65.5 22.3220kV开