变电站接地系统安全性能研究

摘要

变电站接地系统是维护电力系统安全可靠运行，保障电气设备及运行人员安全的根本保证和重要设施。随着大容量、远距离的超高压和特高压电网的相继出现，系统接地短路电流愈来愈大，变电站接地网地电位升越来越高，这对保障人身、一次设备以及抗干扰能力较低的电子监控装置安全的变电站接地系统提出了更为严格的要求。因此开展接地系统的安全性能研究，对于确保变电站的安全稳定运行具有重要意义。 本文基于双层土壤结构模型研究了接地系统接地参数数值计算方法，并根据所建模型编写了接地系统不等电位模拟计算程序。程序综合考虑了钢制接地网导体的自互阻、自感、互感，能够计算短路故障时地网相关接地安全指标，并绘制指定方向的电位分布曲线。通过算例与商业接地软件CDEGS进行对比，验证了程序的正确性。 对于土壤电阻率较高的站区，降低接地电阻较为困难，均衡地表电位分布就显的尤为重要。为了保障人身安全，将接触电压、跨步电压限制在人体安全允许值内，提高地网安全水平。本文对双层土壤模型下优化布置的接地系统进行安全分析，研究接地导体的优化布置规律，求解最优压缩比并结合算例分析其影响因素，分析了等间距与不等间距布置下相关接地安全指标的变化规律，并研究了敷设垂直接地极对优化规律的影响，最后讨论了大型接地网的最大接触电压。 变电站中采用了大量的微机保护装置和微机型综合自动化设备，这些设备主要通过电缆进行信号传输与控制，控制电缆连接着一次设备与二次设备，其安全性能影响着二次系统的稳定运行。为了降低二次设备的干扰电压，通常将电缆屏蔽层双端接地。本文基于节点电压法，研究了带有双端接地电缆的地网参数计算模型，通过编写程序对电缆芯线-屏蔽层电位差进行计算，分析其安全性能及影响因素，给出了降低芯线-屏蔽层电位差的措施，并结合具体工程实例进行应用。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 双层土壤模型下接地系统接地参数数值计算

2.1 水平分层土壤中点源的格林函数

2.2 复镜像法计算格林函数

2.3 接地系统数值计算方法

2.4 本章小结

第3章 变电站接地系统模拟计算

3.1 接地系统参数计算流程

3.2 程序计算验证

3.3 接地参数计算及影响因素分析

3.4 本章小结

第4章 双层土壤中接地系统优化设计安全分析

4.1 接地导体优化布置规律

4.2 接地系统优化计算流程

4.3 算例计算及影响因素分析

4.4 垂直接地极对优化规律的影响

4.5 大型接地网的接触电压

4.6 本章小结

第5章 变电站二次电缆双端接地的安全性能分析

5.1 接有二次电缆的地网参数计算模型

5.2 电缆芯线-屏蔽层电位差分析计算

5.3 芯线-屏蔽层电位差影响参数

5.4 降低芯线-屏蔽层电位差的措施

5.5 工程应用

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文

声明

致谢