变电站地网接地电阻的数值计算及改造技术的研究

摘要

随着电力系统电压水平的不断提高和系统容量的不断增大，故障时的接地电流也不断增大，可靠的接地设计在保证系统安全稳定运行和提高供电可靠性方面更加突出。在原有接地网难以达到要求时，如何经济和有效的降低接地电阻是目前接地设计中面临的重要问题。本文首先介绍了接地系统的两种分析方法，即规程法和原理分析法，其中原理分析法又有电路学方法和电磁学方法，并比较了两种方法在所能分析项目上的差别和优劣。研究了接地网设计中的优化问题和垂直接地极对地网参数的改善作用。利用最小二乘法原理得出不等间距地网的最优压缩比，通过Powstation接地分析工具包，得出了接地网优化的一般规律：
　　 ⑴采用方孔地网和不等间距布置能显著降低接触电压。其中不等距布置的地网最多可使接触电压降低约20％，或者在达到相等接触电压的条件下平均可以节约20％的钢材。故接地网的不等间距布置方法是一种经济的地网设计方法。
　　 ⑵在地网不等间距布置下，对地电位升和接地电阻的改善不是很显著，故采用不等间距时不能有效的降低接地电阻。所以不等间距仅能起到均压作用。
　　 ⑶分析了等间距和不等间距下均压导体根数与地网参数的关系，得出了增加均压导体对改善接触电压作用最大，对减小跨步电压次之，对改善地电位升和接地电阻的作用最小。由于导体的屏蔽作用，均压导体的根数存在一个最优值。
　　 ⑷分析了垂直接地极的根数与打入的位置对地网电阻的影响。得出了垂直接地极的利用系数随着其根数的增加而递减；同时为了发挥最大的技术经济作用，垂直接地极应优先加在接地网的边缘，不应靠近地网中心，这样可以降低接地极之间的屏蔽作用。
　　 ⑸通过对景德镇涌山变电站的接地网改造实例，利用接地网的电磁模型分析方法，以有限元方法分析了地网改造前后参数的改善规律。得出了外延接地能显著的降低跨步电压，接触电压，以及地电位升，是一种有效的接地网改造方法，证明了改造方案的正确性。