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1、nding resistance;step voltage ;tough voltage ;enlarging grid目 录 1绪论11.1 本课题研究背景及意义11.2 国内外研究状况11.3 变电站的防雷与接地11.4 变电站接地网存在的问题21.5 论文章节安排以及相关内容32电力系统防雷接地42.1.接地系统及其特性参数42.2 接地电阻的测量方法以及优缺点42.3土壤电阻率的测量方法以及优缺点52.3.1文纳四极法62.3.2模拟法73 电力系统降阻措施103.1.利用自然接地体103.2增大接地网面积103.3增加垂直接地体103.4人工改善地电阻率103.5深埋接地体113.6
2、敷设水下接地网113.7利用接地电阻降阻剂123.8其他方法124 某山区110kV变电站接地网的改造134.1 110kV变电站接地网概况134.2 改造前变电站接地网详细参数134.3 接地网改造设计目的与参照标准144.3.1改造目的144.3.2 设计遵循的主要标准144.4 改造方案144.5 接地网改造设计及计算154.5.1 竹林接地网的设计与改造154.5.2木材加工厂接地网的设计与改造164.5.3废弃茶园接地网的设计与改造184.5.4 总的改造方案194.6接触电压和跨步电压的校验204.6.1跨步电压的计算204.6.2接触电压235 总结与改进26参考文献27致谢29
3、 1 绪论1.1 本课题研究背景及意义 随着电力行业的不断发展，电网的规模也在不断的扩大，电压等级及电网容量也越来越大，尤其是在国家电网“三集五大”的号召下，特高压超高压线路的建设也紧锣密鼓的开始了。而随着近些年来现代化大电网向着超高压和大容量的发展，变电站的入地短路电流也越来越高，对于变电站的安全、稳定运行构成了威胁1，生产运行部门对于降低地网接地电阻、设备接触电压和地面跨步电压,保障电力系统安全、可靠运行的要求越来越高。要确保人身和设备的安全,维护电力系统的可靠运行,需主要考虑如何降低地网接地电阻以及设备接触电压和地面跨步电压所带来的危害，因而电力系统的接地研究问题也成为了电力系统设计的重
4、中之重。而接地问题是一个比较复杂的东西，接地装置的效果和接地装置接地电阻的大小，地网是否均压良好，电气设备是否有效接地，接地线是否符合热稳定的要求以及接地装置的腐蚀均有关系。1.2 国内外研究状况 国外变电站的接地系统大多采用铜导体或者镀锡铜导体，铜材料抗腐蚀性好，腐蚀断裂的情况不太严重，因此国外研究接地网故障诊断的文献较少。近年来，由于，铜材料的价格上涨，北美，欧洲等一些国家也开始采用镀锌钢导体作为接地网的主要材料。因在建运行时间较短，所暴露出的问题还不明显，对此方面的文献研究较少。 而在我国国内，接地网普遍采用560或650mm的扁钢或者直径为20mm的圆钢水平铺设，排列成长孔行或者方孔行
5、，埋入地下0.6-1米深处，其面积大概与变电站的面积相同，两条水平接地地带的间距为3-10米，有时为了要加强冲击电流的扩散或者接地电阻不满足施工需求，通常在接地网上装设集中的垂直接地极，垂直接地极一般为长度2.5米的角钢或者钢管2。 1.3 变电站的防雷与接地 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
6、线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接线、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3。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。1.4 变电站接地网存在的问题 通过对变电站接地网的测试和查阅资料得知，变电站接地网存在的问题主要有如下几种: (1）接地
7、网的均压问题。经过对若干所变电站接地网的电位分布测试，发现接地网均压大多不符合要求，特别是横向电位分布，电位梯度大，跨步电压超标。这是由于在接地网的设计中把接地电阻作为了主要的技术指标，从而忽略了电网的均压和散流，或者只用长孔地网而很少用方孔地网计算。由于地网的均压不好，在短路电流或者冲击电流入地的时候就会造成电网的局部电位升高，高压向低压反击烧坏设备。 （2）设备接地与地网之间的联通问题。对于运行中的若干座变电所进行全面检查和试验,发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标,而是变电所的内电气设备与接地网的连接问题，设备的接地引下线与地网焊接不良，从焊口处开路。接地网水平接地体的接头处焊接不
8、符合要求，经过长时间的腐蚀形成电气上的开路15。设备接地引下线的截面小，经过长时间的锈蚀，从地下锈断。有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接，经过长时间会锈蚀，在连接处由于生锈形成开路。 （3）接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定。由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时，接地引下线往往被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会反击到低压二次回路，使事故扩大。有的用户就是因为设备的接地引下线截面不够，在设备发生接地短路时，高压窜入低压回路，烧坏二次保护、控制电缆，使事故扩大。 （4）接地装置的腐蚀问题。接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题，变电所
9、接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线。由于腐蚀，接地线不能满足接地短路电流热稳定的要求，或者形成电气上的开路，使设备失去接地。还有电缆沟内的接地带也容易发生腐蚀，尤其是各焊接头。 （5）水平接地体的埋深不够。标准规定水平接地体要埋深0.6m以下，可是通过开挖检查发现许多水平接地体埋深不足0.3m，有的甚至浮在地表遥由于水平接地体埋深不够，接地电阻受季节影响，尤其受土壤干湿度影响较大，由于表层土壤容易干燥，所以造成接地装置的接地电阻不稳定。由于水平接地体的埋深不够，就影响接地网的均压，在发生接地短路时，地面的跨步电压较大，对巡视人员构成威胁。上层土壤的含氧浓度高，容易发生腐蚀，这也是水平接地体容易
10、损坏的主要原因。 （6）接地电阻超标问题。一是由于各种条件的限制，在变电所建成时接地电阻就超标，这些情况一般发生在山区变电所等土壤电阻率较高的地方；二是由于腐蚀使接地网部分和主地网断开，由于腐蚀使接地体的电阻变大。1.5 论文章节安排以及相关内容 本文分为如下部分： 第一章为绪论部分，主要介绍变电站防雷接地网改造的研究背景和现实意义，国内外的研究状况，变电站的防雷与接地以及接地网的现有问题等。 第二章介绍了接地技术的理论以及相关的基础知识。 第三章主要介绍了降低接地电阻的几种方法。 第四章针对山区某110kV变电站的防雷接地系统进行相关的改造、计算以及相关测试。 第五章对全文进行简要的总结，说
11、明了本文改造的优缺点，改进与创新方法，所参考的书籍等。 2 电力系统防雷接地2.1.接地系统及其特性参数 接地是为防止触电或保护设备的安全而把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线，利用大地作电流回路接地线的安全措施。在电力系统中，往往表现为将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气。接地的功用除了将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地外，最大功用为保护使用者不被电击。接地的种类包括保护接地，工作接地，防雷接地，屏蔽接地，防静电接地等。接地线,电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的正常情况下不载流的金属导体;接地体,埋入土中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体11
12、。分为垂直接地体和水平接地体;接地装置 ,接地线和接地体的总称 ;接地网,由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置;接地电阻,接地体或自然接地体的对地电阻的总和,称为接地装置的接地电阻,其数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值。土壤电阻率是接地工程计算中一个常用的参数，直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。接地电阻是直接反映出接地情况是否符合规范要求的一个重要指标。对于接地装置而言，要求其接地电阻越小越好，因为接地电阻越小，散流越快，跨步电压、接触电压也越小。而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻
13、率，接地体的尺寸、形状及埋入深度，接地线与接地体的连接等。2.2 接地电阻的测量方法以及优缺点 接地电阻是电流I经接地电极流入大地时接地电极的电位U和I的比值。接地电阻也可定义为由接地电极到无穷远处的土壤的总电阻。当入地电流为交流时,接地极上的电位不仅有与电流同相的分量,还有与入地电流正交的分量。但在地网面积不大(小于400 m400 m)、土壤电阻率不是非常低的地区(大于10m),阻抗中的感性分量很小,可以忽略。 接地电阻的测量方法，按角度的不同,大致可分为:按测试极位置来分,可分为远离法、补偿法和电位降法。补偿法又分为直线、三角布置。按测试极数量,可分为三极法、四极法、多极法。按测试电流,
14、可分为大电流法和小电流法。大电流法包括三极法、四极法、瓦特表法等。小电流法包括仪表法、异频法、白噪声(功率谱高阶谱)法10。 其中仪表法的接地电阻测试仪体积小巧,电源方便,操作简单,适用于电线杆塔、微波塔、避雷针等小型接地装置。研究表明,由于输出功率小或测试原理等方面的原因,接地电阻测试仪不适合大地网的测试。因此导则推荐,当接地装置的最大对角线较小,且工频接地电阻值大于0.5时,也可以用接地电阻测量仪测量,但其电压极和电流极应按远离法和补偿法的要求布置。 异频法的优点是设备轻小、电流引线细、操作方便,且能比较有效消除地网中的工频及高频干扰。瓦特表(包括功率因数表)法的优点是测量原理简单明了、试
15、验操作简单、测量数据少、计算方便。能消除测量引线间互感的影响,结合倒相法,能有效消除地网中各频率成分(包括直流)的干扰电压。同时测量电源容量可适当降低(根据干扰的大小),且不受电源波形或非工频干扰成分的影响。但瓦特表法的缺点也非常明显,一是瓦特表的内阻不能比电压极的接地电阻大许多(如50,),以致实际需要修正。多极法优点多电极布置为入地电流提供了多个通道。地中电流的分布范围更广,与真实的电流场分布更加接近,因而测量的电阻更接近真实性。并且测量的接地电阻误差更小。电位降法是正确且原始的方法。虽然不会出现差错，但工作量很大。直流法的测试电源用的是电池,所以引线间根本不会产生感应电势。但需要用专门研制的仪器和电极以消除电解和极化等因素所致的误差,因此提出后未见推广。 补偿法可按直线或三角布置,优点是测量准确。缺点是直线型布置时.0618点难以确定;在某些特殊情况下,如山区、地面建筑物、地下金属管道,直线和三角布置都难以应用;全部测量过程中只有一个电
