季节性冻土地区变电站接地系统安全分析及降阻措施研究

摘要

在我国，季节性冻土主要存在于高海拔或者高纬度地区，该区域接地系统安全受其影响较大，其主要原因是由于土壤冻结后，土壤电阻率显著增加，不仅影响接地电阻，接触电压与跨步电压的值，同时还影响到跨步电压与接触电压的允许值。本文对冻土地区的土壤温度变化以及发展过程进行了仿真研究，并通过实验对季节性冻土的土壤结构进行了测量研究；讨论了不同土壤参数下季节性冻土对接地电阻、接触和跨步电压、土壤绝缘性能和分流系数等的影响；最后研究给出了季节性冻土地区的降阻措施及有效的降阻方案。 本文首先通过建立季节性冻土地区的土壤模型，利用有限元仿真软件对该区域冻土的发展过程及各层的温度变化进行研究。仿真研究表明：季节性冻土的发育过程是一个最低温度层逐渐下移的过程，其主要原因是由于土壤中较深层的温度变化滞后于上一层温度变化；冻土最大深度时刻出现在表层土壤开始出现融化时，此时，土壤中最低温度层深度达到最低；冻土最大深度受温度振幅与平均温度的差值影响较大，差值相等时，冻结深度近乎相等。冻土持续时长同时受地表平均温度与地表温度振幅影响。 然后本文仿真研究了标准地网在冻土土壤模型下，接地电阻，接触电压及跨步电压的变化趋势。结果表明：冻深是否大于地网埋深将直接影响该区域接地安全。土壤内阻主要由地表至地网之间土壤结构决定，由土壤内阻值确定的接触及跨步电压允许值更为合理，土壤内阻所确定的跨步电压、接触电压值约是利用IEEE Standard 80—2000所确定安全值的1.6倍左右，适当条件下，可考虑适当放宽季节性冻土地区允许值的要求。 其次本文研究了季节性冻土地区土壤冻结后对变电站地网入地短路电流的的影响规律，仿真研究发现：由于杆塔的接地体埋深要小于地网的埋深，杆塔接地装置受冻土影响更大，导致变电站分流系数急剧增加，使得原有地网设计无法满足安全标准；可以通过对变电站进出线路的临近杆塔增设垂直接地极或加大埋深来降低地网分流系数，减小其入地电流。 最后通过对地网增加垂直接地极仿真研究了不同降阻措施及降阻方案对季节性冻土地区接地安全参数的影响。研究得出：垂直接地极是降低季节性冻土地区接地电阻最有效的方式，主要是其能利用底层较低电阻率的土壤进行散流。对于地网来说，最有效的降阻方案是将地网边框下沉至未冻土层，地网内部增设垂直接地极进行降阻。

目录

第一个书签之前