大型接地網的多維度評價方法

2023-07-25 15:30:36

大型接地網的多維度評價方法
【專利摘要】一種大型接地網多維度評價方法，包括以下步驟：S1.現場測試；S2.基於電磁場原理的數值計算；S3.接地網多維度評價。本發明的接地網多維度評價方法立足點基於接地網基本功能，即工頻接地故障和雷擊故障下散流和鉗制電位的安全性能，著重解決在工頻接地故障和雷擊狀態下反映接地網安全性的特性參數（地網電位升高、網內電位差、跨步電壓和接觸電壓等）評價問題，從接地網特性參數、接地網完整性、腐蝕評價和熱穩定校核等方面實現對接地網的多維度評價，由於注重接地網的安全性，與只注重接地阻抗水平的傳統評價標準相比，對接地網安全性的表述更為科學，對接地網狀態的評價更為準確，對接地網安全性問題和缺陷的整改更有針對性，且更為有效。
【專利說明】大型接地網的多維度評價方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力行業中大型接地網的多維度評價方法，具體是指200MW及以上發電廠或35kV及以上變電站(包括換流站、高抗站)大型接地網(以下簡稱「接地網」)的安全性評價方法。
【背景技術】
[0002]接地網的基本作用，除了為發電廠、變電站內各種電氣設備提供公共參考地之外，更重要的，在系統發生接地故障或雷電侵入時起到快速洩放故障電流或雷電流，改善地網金屬導體和場區地表地電位分布的作用，保障故障狀態下一、二次設備和人員安全。接地網是維護電力系統安全可靠運行、保障人員和設備安全的重要措施，接地網的基本作用體現在工頻接地故障和雷擊故障下的安全性能方面。
[0003]為此，作為綜合反映接地網安全性能的接地網特性參數，尤其是反映了發生接地短路故障時接地網的安全性能的包括接地阻抗、地網導體電位升高和電位差、導體熱穩定性、地線分流和分流係數、場區跨步電壓和接觸電壓、場區地表電位梯度和轉移電位等參數和指標，以及電氣完整性和接地網導體腐蝕狀況，決定了故障時變電站場區設備和人員的安全性，是衡量變電站地網性能好壞的主要指標，以上基於對接地網安全性能不同側面評價的參數指標，構成了接地網的多維度評價體系。
[0004]地網特性參數指標一方面取決於接地網洩流能力，而後者與站址土壤電阻率高低、地網接地阻抗大小和架空地線的分流貢獻等因素有關；另一方面，則取決於實際入地短路電流水平高低。從接地網的基本作用看，反映接地網洩流能力宏觀指標的接地阻抗，成為接地網最重要的特性參數，但地網接地阻抗一定，當入地短路電流不一樣時，接地網相關參數都會隨之變化，因此接地阻抗又不是唯一的、絕對的參數指標。
[0005]長期以來，人們對接地網的評價習慣於只提接地阻抗一項指標，加上完整性和設備接地引下線導通性，以及地網導體腐蝕性開挖檢查等內容，來評價一個接地網的優劣。在實際工作中，往往簡單地追求接地阻抗這一指標，造成對接地網性能評價的偏差，這一觀念經實踐檢驗是不正確的。由於接地網接地阻抗不再是衡量運行變電站地網運行安全性的唯一指標，且發電廠、變電站接地網投運後接地阻抗無法或難以準確測量，對接地網的評價應綜合考慮各項指標，從完整性、腐蝕狀況、故障時接地網電位升高對設備和系統運行的影響，以及對人員安全的影響等多方面全面考核，對接地網的各項參數進行多維度評價，根據各項指標綜合判斷接地網的狀況。
[0006]隨著電力系統向大容量、自動化、數位化、智能化的方向持續邁進，弱電子設備大量使用所帶來的電磁兼容問題日益嚴重，電力系統的安全穩定運行，對接地網的安全性提出了越來越高的要求，適應上述形勢的要求，對接地網的設計、運行維護和預防性試驗的要求，不能停留於接地阻抗的測試和評價，而應向接地網多維度評價的模式轉變，以順應電力設備狀態評價和狀態檢修形勢的要求。
[0007]接地網多維度評價作為一個全新的理念，主要從發電廠、變電站短路電流水平和站址土壤狀況基礎上，在發生接地故障短路和雷電侵入狀態下，接地網電位升高和網內電位差、跨步電壓和接觸電壓、接地網電氣完整性、腐蝕狀況等多個方面，全方面評價故障狀態下接地網和場區地表電位分布對一次、二次設備運行，以及人員安全性影響，結合接地網完整性(導通性)和接地網腐蝕診斷，構成完整的發電廠、變電站接地網多維度評價方法，在此基礎上，指出接地網安全性方面存在的問題，並有針對性地提出整改措施，為變電站和發電廠接地網的設計、施工、驗收、運行維護和大修改造等接地網全生命周期管理工作提供指導。
[0008]接地網多維度評價主要基於接地網的基本作用，即當變電站場區發生設備接地短路故障時快速洩放故障電流以及改善變電站地電位分布，針對表徵接地網安全性能的特性參數分析而展開的，由於接地網具有隱蔽性工程的特點，對整個接地網的安全性評價，單純採用現場測量的方法無法實現對上述特性參數的完整測量，且工作量太大，不可能將站內所有位置的特性參數都測出來；另一方面，以上特性參數的測量和評價是一個相當複雜的工作，受到接地體本身的大小和形狀、出線網架結構、站址周圍土壤均勻性等多方面因素的影響，一直沒有突破。
[0009]隨著計算機技術的發展，基於電磁場原理的數值分析方法可以實現對接地網特性的準確模擬，且能考慮現場複雜因素的影響，彌補現場測量存在的固有缺陷和不足，可以解決:a)帶架空出線地線和IOkV電纜外皮的地網接地阻抗難以準確測量的問題；b)接地導體電位升高分布和場區壓差無法現場實測，進而無法判斷高電位外引和對二次系統影響的問題；c)跨步電壓實測中難以找到地網邊緣和高水平跨步電壓區域所帶來的測試盲目性的問題；d)接觸電壓實測中難以完整測量所帶來的測試盲目性的問題。發電廠、變電站接地網多維度評價主要採用現場實測和理論計算相結合的辦法，準確給出接地網入地故障電流、接地阻抗、地網電位分布、電位差、跨步電壓和接觸電壓等特性參數的現時狀態，比對安全限值，在此基礎上分析接地網的安全性。

【發明內容】

[0010]本發明所要解決的技術問題，就是提供一種大型接地網多維度評價方法，其科學合理，避免了傳統習慣對接地網安全性理解的偏差，且評價手段簡單易行，能夠較為全面、真實、準確地反映接地網現時狀態。
[0011]解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:
[0012]一種大型接地網多維度評價方法，其特徵是:包括以下步驟:
[0013]SI現場測試
[0014]Sl-1站址不同間距下的視在土壤電阻率測量；
[0015]S1-2現場測量接地網接地阻抗、架空避雷線、包括OPGW光纖地線、兩端接地的電纜外護套對測試電流的分流向量(包括幅值和與測試電流相位差)，以及通過數學處理，得到剔出地線分流影響的地網接地阻抗值；
[0016]S1-3跨步電壓和接觸電壓測試；
[0017]S1-4接地網完整性和設備接地引下線導通性測試；
[0018]S1-5結合開挖檢查的接地網腐蝕綜合診斷；
[0019]S2基於電磁場原理的數值計算[0020]S2-1通過站址視在土壤電阻率測試數據反演得到站址分層土壤結構模型；
[0021]S2-2基於接地網竣工設計圖的接地網導體拓撲結構模擬；
[0022]S2-3用接地阻抗現場測試數據，完成接地網仿真計算模型的準確性校驗；
[0023]S2-4基於接地故障短路電流和出線參數，計算故障電流的分布，得到各場區實際入地故障電流和接地變壓器中性點環流；
[0024]S2-5基於接地網拓撲結構、站址土壤模型和入地故障電流，計算得到地網導體電位升高、網內電位差、跨步電壓和接觸電壓的分布；
[0025]S2-6計算雷直擊變電站時地網和地表暫態電位和跨步電壓分布；
[0026]S3接地網多維度評價
[0027]S3-1基於計算結果校核接地故障狀態下地網導體電位升高和網內電位差對一、二次設備運行，以及對站外人員和設備的影響；
[0028]S3-2根據安全限值校核整個接地網場區的跨步電壓和站內設備場區的接觸電壓；
[0029]S3-3考察地網導體暫態電位最高的避雷針和出線構架上附近區域的暫態電位分布和電位差，是否對附近二次設備或二次系統帶來絕緣威脅和電磁幹擾；校核雷擊點附近的暫態跨步電壓水平，是否對站內人員安全性帶來威脅；
[0030]S3-4外擴地網被破壞後接地網安全性狀態預測；
[0031]S3-5考慮接地導體腐蝕因素和變電站最大短路電流下的接地網導體的熱穩定校核；
[0032]S3-6基於接地網安全性的接地網整改建議，並通過計算驗證。
[0033]本發明基於接地網基本功能，採用現場實測和理論分析仿真計算的相結合的方法，在變電站發生接地故障和雷擊狀態下，對涉及接地網安全性的接地網電位升高、網內電位差、跨步電壓和接觸電壓、導體熱穩定性幾個特性參數進行分析，結合完整性和腐蝕狀況，多維度評價接地網特性參數水平對一次、二次設備和系統運行的影響，以及對人員安全的影響，給出安全限值，進一步提高對大型接地網評價的科學性和準確性，同時可以對運行接地網損壞(如外擴接地網遭破壞或腐蝕斷裂等)後接地網安全性狀態進行預測，針對存在的安全性問題有針對性地提出整改方案並計算論證。此外，還可將大型接地網多維度評價方法的應用拓展到接地網的設計和施工階段，為接地網設計、施工、驗收、運行維護、安全性整改和大修改造等接地網全生命周期管理工作提供科學的指導。
[0034]發明人利用大型接地網多維度評價方法，在數十個運行中的IlOkV至500kV電壓等級發電廠和變電站接地網完成了安全性評價，比對驗證了在不解開避雷線的條件下採用對通往避雷線的分流進行複試和相位差測量，準確得到分流係數而進一步得到接地阻抗的有效性，通過接地網多維度評價工作，發現了接地網電位升高超標、網內電位差偏大、接地阻抗超過運行要求、局部跨步電壓和接觸電壓超標等缺陷，有針對性地提出整改方案，並得到理論計算驗證；此外運行接地網損壞(如外擴接地網遭破壞或腐蝕斷裂等)後接地網安全性狀態進行預測，為將來的接地網維護、大修技改提供依據和指導。
[0035]發明人還將大型接地網多維度評價方法的應用拓展到接地網的設計和施工階段，完成多個接地網設計評價，論證了對於短路電流水平不高、出線較多的變電站，適當放寬接地阻抗設計值的可行性並付諸設計，而對於短路電流水平偏高、純電纜出線的城區變電站，應嚴格限制接地阻抗設計值的要求，實現接地網技術監督的關口前移，為接地網日後的運行維護打下良好的基礎。
[0036]有益效果:本發明的接地網多維度評價方法立足點基於接地網基本功能，注重接地網的安全性，著重解決在變電站工頻接地故障和雷擊狀態下反映接地網安全性的特性參數評價問題，與只注重接地阻抗水平的傳統技術相比，對接地網安全性的表述更為科學，避免了傳統評價手段的系統性偏差，評價的針對性強，能夠實現對接地網安全性的準確評價，對接地網安全性問題和缺陷的整改更為有效，效益更為顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細說明。
[0038]圖1為發電廠、變電站大型接地網多維度評價方法的基本構成圖:分為資料準備(接地網圖紙、出線參數、短路電流等)、站址分層視在土壤電阻率實測和站址土壤結構分析、接地網特性參數現場實測、接地網計算模型校驗、接地網安全性數值評價、熱穩定校驗、多維度評價結論，以及整改建議和計算論證等幾個基本步驟。
[0039]圖2為接地網多維度評價中的重要部分-接地網安全性數值評價的基本流程圖:首先在資料(接地網圖紙、出線參數、短路電流等)收集和站址分層視在土壤電阻率實測基礎上，通過站址土壤結構分析、包含降阻措施的接地網拓撲結構模擬、地線分流和接地網入地故障短路電流計算，跨步電壓和接觸電壓安全限值等，完成接地網工頻特性參數(接地阻抗、地網導體電位分布、跨步電壓和接觸電壓等)計算，以及雷電侵入狀態下接地網暫態電位分布和跨步電壓分布計算，比對安全限值，對接地網安全性進行評價，對擴網的變電站安全性進行預測，對缺陷整改方案的仿真計算論證，在此基礎上完成接地網安全性準確評價。
[0040]圖3為計算模型校驗的基本流程圖:鑑於接地網隱蔽性工程性質和現場複雜的影響因素，無法通過現場實測實現對接地網安全性特性參數的完整測量，需要基於電磁場原理的數值分析實現對接地網特性的準確模擬，在後者應用之前，需要採用接地阻抗、地網電位升高和地線分流現場測量結果，結合站址土壤結構的調整完成對接地網計算模型準確性校驗；
[0041]圖4a為案例一 500kV變電站接地網拓撲結構示意圖的俯視圖；
[0042]圖4b為案例一 500kV變電站接地網拓撲結構示意圖的45度俯視圖；
[0043]圖5為案例一 500kV變電站站址土壤分層結構計算模型圖；
[0044]圖6為案例一的500kV變電站接地網典型導體支路導體電位升高(GPR)分布計算結果圖；
[0045]圖7為案例一的500kV變電站500kV設備場區單相接地故障時場區地表電位分布計算結果圖；
[0046]圖8為案例一的500kV變電站500kV設備場區單相接地故障時場區跨步電壓分布計算結果圖；
[0047]圖9為案例一的500kV變電站500kV設備場區單相接地故障時場區接觸電壓分布計算結果圖；
[0048]圖1Oa為案例二 500kV變電站接地網拓撲結構450角俯視示意圖；
[0049]圖1Ob為案例二 220kV變電站接地網拓撲結構俯視示意圖；[0050]圖11為案例二 220kV變電站站址土壤分層結構計算模型圖；
[0051]圖12為案例二的500kV變電站雷直擊避雷針時避雷針附近接地網導體電位暫態分布計算結果圖，其中圖12a和圖12b分別為從圖10的A點和B點處避雷針注入雷電流的情形；
[0052]圖13為案例二的500kV變電站雷直擊圖10的A點處避雷針時避雷針附近跨步電壓暫態分布計算結果圖；
[0053]圖14為案例三的220kV變電站接地網拓撲結構示意圖；
[0054]圖15案例三的220kV變電站站址土壤分層結構計算模型圖；
[0055]圖16為案例四的500kV變電站接地網拓撲結構示意圖；
[0056]圖17為案例四500kV變電站站址土壤分層結構計算模型。
【具體實施方式】
[0057]參見圖1、圖2和圖3，本發明的大型接地網多維度評價方法具體包括如下步驟:
[0058]( I)採用四極法或土壤試樣分析法，測量接地網所在站址不同電極間距下的視在土壤電阻率，取最大的極間距離與接地網尺寸相等，採用交變直流電源以克服測量線之間的互感影響。
[0059](2)現場實測接地網的接地阻抗(和接地網與電壓極的電位差)、架空避雷線(包括OPGff光纖地線)、兩端接地的電纜外護套和接地的變壓器中性點對測試電流的分流模值以及各分流分量與測試電流向量之間的相角差，通過測量對各分流進行向量求和，得到實際通過接地網散流的測試電流，剔出地線分流的影響，得到較為準確的地網接地阻抗值。
[0060]為準確反映地線的分流情況，發明人發明了基於無線傳輸的地線分流相位測量方法:
[0061]A)由測量點的無線選頻通訊儀實時採樣類工頻測試電流的波形，將該測試電流的波形相位信息向大型接地網的場區進行無線發射；
[0062]B)在大型接地網的場區內的出線構架地面各構架基腳處，採用具有測試電流相角無線接收功能的多功能選頻電壓電流表，接收上述測試電流的基準電流相位信息，自動比較接收來的每個分流電流向量與類工頻測試電流基準向量之間的相位差；
[0063]C)將類工頻測試電流作為參考向量，基於向量的性質，將每個基腳和每根電纜外護套(也可是一簇電纜)的分流作為一個向量，首先計算所有構架基腳以及電纜外護套的分流電流向量的分流向量和，得到總的分流向量(亦即架空地線和電纜外護套對測試電流的分流係數);
[0064]D)然後用類工頻測試電流參考向量與總分流向量進行向量相減，得到實際通過地網散流的部分向量，即大型接地網散流的實際電流值，以正確剔除分流對測量結果的影響，得到準確的地網接地阻抗值。這種處理方法物理意義更為明確，結果更加準確。
[0065](3)現場實測接地網(包括外擴接地網)場區的跨步電壓和設備場區的接觸電壓，並換算到實際短路電流水平下的值。
[0066](4)完成接地網完整性測試和設備接地引下線與接地網的導通性測試。
[0067](5)通過基於電氣參數測量的接地網斷點和腐蝕診斷和土壤腐蝕性評價，結合接地網開挖檢查，完成基於電氣和理化特性的接地網腐蝕綜合診斷。[0068](6)基於測量得到的長距、中距和短距數組視在土壤電阻率數據，反演得到站址分層(水平、垂直或複雜分層)土壤結構模型。
[0069](7)依據接地網的竣工設計圖和施工經驗，完成接地網導體拓撲結構的模擬。
[0070](8)對第步驟(2)現場測試過程進行仿真計算，完成接地阻抗(或地網與電壓極的電位差)，以及架空避雷線(包括OPGW光纖地線)和兩端接地的電纜外護套分流現場測試結果的比對，通過調整土壤分層結構模型，完成接地網計算模型的準確性校驗。
[0071](9)基於發電廠、變電站單相接地故障短路電流、架空和電纜出線結構和參數，以及對側變電站接地阻抗等參數，對故障電流的分布進行計算，求出架空地線和電纜外護套對故障電流的分流，經過相量和處理後，得到不同電壓等級場區發生實際入地故障電流和接地變壓器中性點的環流。
[0072](10)基於接地網拓撲結構、合理層數的站址土壤模型和入地故障電流，對於不同電壓等級的設備場區，以及主變壓器各側，選取有代表性的數個工頻接地短路故障電流注入點，完成故障短路時接地網特性參數的數值計算，得到地網導體電位升高、網內電位差、跨步電壓和接觸電壓的分布。
[0073](11)計算雷直擊變電站時地網和地表暫態電位和跨步電壓分布。在發電廠、變電站的避雷針和出線構架處等可能存在雷電侵入波處，分別進行雷擊狀態下接地網暫態電位分布計算。
[0074](12)校核地網導體電位升高和網內電位差對一次設備(主要是IOkV及以下電壓等級避雷器和電纜外護套保護器等)和二次設備(二次電纜、二次模塊)運行，以及站外人員和設備的影響。主要內容包括:
[0075](a)比較接地阻抗的變化，是否與交接驗收存在偏差，或存在反彈的情況，校核接地阻抗值是否滿足運行要求。
[0076](b)發生接地短路故障時，接地網電位升高應低於2000V，不宜高於5000V ;網內最大電位差宜低於1000V。
[0077](C)校核接地短路故障狀態下，地網電位升高引起IOkV及以下電壓等級的無間隙氧化鋅避雷器兩端非周期分量電位差，是否超過其短時過電壓耐受能力，可能引起避雷器動作甚至動作後不能承受被賦予的能量(超過避雷器通流能力)而發生爆炸。
[0078](d)校核電力電纜外護套保護器兩端的電位差，是否超過其耐受。
[0079](13)校核整個接地網(包括外擴接地網)場區的跨步電壓，和可能發生接地短路的距離圍牆一定距離(3m?5m)的站內設備場區的接觸電壓，是否超過安全限值(或推薦值)。重點關注接地網邊緣、大門、圍牆邊的區域，靠近變電站圍牆的出線側設備、經常操作的設備、主變的高壓側場區等，對於偏高的區域，考慮下雨或地面潮溼情形下的校核，是否滿足人員安全要求，確認哪部分區域的跨步電壓和(或接觸電壓)水平偏高。
[0080](14)考察地網導體暫態電位最高的避雷針和出線構架上附近區域的暫態電位分布和電位差，是否對附近二次設備或二次系統帶來絕緣威脅和電磁幹擾；校核雷擊點附近的暫態跨步電壓水平，是否對站內人員安全性帶來威脅。
[0081](15)對於採用擴網方式的降阻措施，進行外擴地網被破壞後接地網特性參數計算，對接地網安全性進行預測，評價是否滿足接地網安全性指標要求。
[0082](16)基於當前或將來發電廠、變電站核算的系統最大短路電流水平，考慮接地網腐蝕診斷中的導體腐蝕因素，對接地體的腐蝕程度進行校正，完成接地引下線和接地網導體截面進行熱穩定校核。
[0083](17)對於現場測試和安全性數值計算反映出的接地網安全存在的問題，針對當前或將來電網短路電流水平，提出完善化建議，並對方案進行安全性數值計算，指導整改或降阻實踐。
[0084]實施中，應根據發電廠、變電站的重要性和運行年限，進行大型接地網多維度評價抽檢，原則上主要針對以下幾種情況選擇:(I)運行年限比較長(如超過10年)，(2)地網遭到局部破壞(尤其是外擴地網遭到人為破壞)，(3)懷疑地網腐蝕嚴重或遭到人為破壞，(4)懷疑地網存在問題(尤其是縣局變電站)，(5)運行中發生過與接地網相關的設備故障，(6)懷疑接地網的在雷擊或工頻接地短路狀態下性能不滿足要求，(7)地網改造後。
[0085]本實施案例的接地網多維度評價方法也可以應用於發電廠、直流換流站等大型接地網，實施方法相同。
[0086]具體應用實施案例一
[0087]1、基本情況和接地網拓撲結構的模擬
[0088]參見圖4a和圖4b的500kV變電站接地網拓撲結構示意圖的俯視圖和45度俯視圖.[0089]該500kV變電站已運行近10年，目前有4臺容量各為1000MVA的500kV主變，共有3回500kV出線，出線構架共有7條避雷線(其中3條OPGW光纖地線)與終端杆塔相連；共有12回220kV出線，出線構架共有11條避雷線(其中7條OPGW光纖地線)與終端杆塔相連。變電站位於丘陵地區，變電站由一山坡平整而成，該站左右方和後方三周被山環繞，站門正前方坡下為一個水塘和一片果園，從新圍村出來的一條水泥馬路從站前20m通過。變電站站址土壤條件較差，變電站敷設了由(622熱鍍鋅圓鋼構成的水平接地體為主的地網，地網埋深為0.8m,使用鋼材長度為8200m ;共打10個30m深的垂直接地深井，並使用10噸降阻劑和電解離子接地極，變電站主接地網230mX 196m，面積近40000m2。取接地網等效對角線長度D ^ 400m。接地網拓撲結構如圖1所示。接地網接地阻抗設計值為0.50Q。核算的變電站500kV和220kV母線單相接`地短路電流分別為35.72kA和22.05kA。
[0090]2、站址土壤分層結構模型的建立
[0091]通過現場視在土壤電阻率測量和模擬計算，反演得到圖5的土壤結構模型，可分為水平四層的分層結構，深層土壤電阻率較高，總體土壤條件比較差。
[0092]3、接地網計算模型準確性校驗
[0093]在出線構架上帶著500kV、220kV避雷線和OPGW光纖地線的運行狀態下，採用施加6.0A類工頻小電流的遠離方向的電流-電壓法所測得的變電站地網與電壓極電位差為
1.344V，接地阻抗值為0.224 Q，500kV和220kV架空避雷線和OPGW光纖地線的實測分流係數為72.52%，剔除地線分流影響的接地網接地阻抗值為0.8151 Q。
[0094]基於接地網拓撲結構模型、出線線路和杆塔布置、實測過程的電流極和電壓極布置，以及土壤分層結構模型，注入6.0A類工頻電流時，地網與電壓極電位差為1.383V，地線總分流係數為68.27%，接地網計算模型滿足接地網多維度評價準確性要求。
[0095]考慮現場測試有眾多幹擾因素，而模擬計算能更好反映地網的真實情況，取基於土壤水平分層結構的模擬計算值0.8891 Q作為變電站接地網的接地阻抗值。[0096]4、考慮變壓器環流的接地網入地短路電流計算
[0097]根據核算的變電站500kV和220kV母線單相接地短路電流水平，以及變電站站址土壤結構和出線結構，計算得到架空地線分流係數(模)大致為75%的水平。
[0098]500kV開關區單相接地故障時，故障點入地電流9.542 Z 73.255 ° kA，主變中性點入地電流1.312 Z -51.173° kA ;220kV開關區單相接地故障時，故障點入地電流5.617 Z 59.117° kA，主變中性點入地電流10.931 Z 66.969° kA;主變區域500kV側單相接地短路電流8.867 Z 66.246 ° kA ;主變區域220kV側單相接地短路電流
16.513 Z 64.306° kA。
[0099]5、工頻接地故障時地網導體電位分布計算
[0100]取變電站場區發生單相接地短路這種最常見的故障情形，計算得到接地網導體電位升高(GPR)的分布，典型地網導體支路電位分布如圖6所示。計算結果顯示，儘管變電站出線避雷線對單相接地短路故障的分流貢獻很大，但由於變電站單相接地故障短路電流水平比較高以及地網接地電阻比較高，無論是500kV區域、220kV區域還是主變區域發生單相接地故障，從地網入地的故障電流都將引起很高的地網導體穩態工頻電位升高，220kV場地和主變中壓側發生單相接地故障時場區地中金屬導體電位升高均在14.6kV以上，500kV場地和主變高壓側發生單相接地故障時則將近8kV，變電站接地網高電位外引對變電站外的人員和設備造成相當大的威脅；同時必須校核變電站內IOkV金屬氧化鋅避雷器是否能耐受接地網的電位升高。
[0101]變電站站用變室內有一組(3相)保護10kV#0站用變用的金屬氧化鋅避雷器(型號YH5WZ—16.5/45，額定電壓16.5kV，持續運行電壓13.6kV，直流ImA參考電壓24kV，通流容量為2ms、18次不小於200A)，安裝在站用變室IOkV進線電纜頭和專制線排的駁接處(#0站用變501開關櫃內未安裝避雷器)，變電站圍牆外IOkV進線線路終端杆與進站IOkV電纜轉接頭處未安裝避雷器。
[0102]取接地短路電流持續0.5s時避雷器短時耐受係數為1.1，該組避雷器所能承受的短時過電壓為:16.5X V 2X1.1=25.664 (kV)。
[0103]考慮變電站發生單相接地故障時地網導體電位與避雷器相電壓相位相反的惡劣情形，當220kV場地典型的10個點和4臺主變中壓側發生單相接地故障時，即便是地網導體電位升高的最低值14.465kV (#4主變區域中壓側W點單相接地故障的情形)，避雷器接地端所接地網導體電位非周期分量疊加在交流分量上引起的地電位升高衝擊峰值為:14.465X2.55 (衝擊係數)=36.886 (kV)，此時避雷器相和地兩端承受的短時過電壓:36.886+10/ V 3=42.659(kV)，該值將超過IOkV金屬氧化鋅避雷器的短時過電壓耐受能力，可能導致避雷器發生熱崩潰而爆炸。當500kV場地典型的9個點和4臺主變高壓側發生單相接地故障時，考慮地網導體電位升高的最大值7.949kV (500kV開關區G點，即500kV安莞線CVT B相發生單相接地故障的情形)，按上述核算的避雷器相和地兩端承受的短時過電壓為26.044kV，該值低於避雷器所能承受的短時過電壓，不會引起避雷器爆炸。由此可見，在220kV場地和4臺主變中壓側發生單相接地故障時，在最嚴重的情況下，地網導體電位升高存在引起變電站IOkV金屬氧化鋅避雷器爆炸的隱患。
[0104]另一方面，發生接地短路故障時整個接地網場區最大壓差水平最高為237V，大部分發生單相接地故障短路點均在200V以下，發生單相接地短路時地網導體電位升高對二次設備或二次迴路絕緣不會造成威脅，二次設備或二次迴路絕緣能夠承受接地網導體的電位升高。
[0105]6、跨步電壓分布計算
[0106]變電站場區發生單相接地故障時，整個場區的地表電位分布和跨步電壓分布分別如圖7和圖8所示。500kV場地和主變高壓側發生單相接地故障時，包括圍牆周圍的地網邊緣區域的整個接地系統場地的跨步電壓最高值為367.434V，低於場區跨步電壓安全限值US (530.66V)，而220kV場地和主變中壓側發生單相接地故障時，圍牆外地網邊緣區域的跨步電壓最大值均超過場區跨步電壓安全限值(最高達687.539V，普遍在600V以上)，而圍牆內場區的跨步電壓最大值最高為520.173V，普遍在450V以上，雖低於安全限值，但也很接近安全限值，需要引起重視。最高值為69.019V，遠低於場區跨步電壓安全限值US(375.23V)。
[0107]7、接觸電壓分布計算
[0108]考慮到運行實際情況，考察距離地網邊緣一個網格以內的接觸電壓水平，整個設備場區的接觸電壓分布分別如圖9所示。高水平接觸電壓出現在靠圍牆的地網邊緣地帶，220kV場區和變壓器中壓側區域發生單相接地短路故障情形接觸電壓水平較高(最高值為908.128V，普遍在870V?900V範圍)，500kV場區和變壓器高壓側區域發生單相接地短路故障時引起的接觸電壓最大值稍低(在450V?490V範圍)，均超過安全限值，變電站邊緣場區高水平的接觸電壓給變電站內人員的安全帶來威脅，且將來運行方式變化或變電站擴容時，這種情況更趨嚴重，應引起重視。
[0109]8、電氣設備接地引下線與主地網連接情況
[0110]城變電站電氣設備接地弓I下線與主地網連接情況良好,接地網完整性良好。
[0111]9、接地網腐蝕性診斷評價
[0112]已運行近10年的變電站水平地網整體腐蝕情況一般，水平地網情況良好，地網水平金屬導體平均腐蝕率為6.22%，平均失重為9.82g/50mm，年平均失重為1.24%。
[0113]電纜溝內敷設50X5鍍鋅扁鋼，鍍鋅層已基本上被破壞，並已鏽蝕，除個別腐蝕情況偏嚴重外，總體腐蝕情況一般。
[0114]10、接地網多維度綜合評價
[0115]變電站站址的深層土壤電阻率較高，總體土壤條件比較差。變電站地網接地電阻值超過變電站設計要求(0.50 Q )。
[0116]發生接地短路故障時整個接地網的電位升高水平比較均勻，地網導體電位差對二次設備或二次迴路絕緣不造成威脅；但地網導體高電位外引也將對變電站外的人員和設備造成相當大的威脅；且在最嚴重的情況下，存在地網導體電位升高引起IOkV避雷器爆炸的隱患。
[0117]站內電氣設備接地引下線與主地網連接情況良好，接地網完整性良好。
[0118]變電站水平地網整體腐蝕情況一般，水平地網情況良好。電纜溝內敷設50X5鍍鋅扁鋼，鍍鋅層已基本上被破壞，並已鏽蝕，除個別腐蝕情況偏嚴重外，總體腐蝕情況一般。
[0119]場區發生單相接地故障時，圍牆周圍的地網邊緣區域跨步電壓將接近或超過安全限值，靠圍牆的地網邊緣地帶接觸電壓將超過安全限值，給變電站內人員的安全帶來威脅，且將來運行方式變化或變電站擴容時，這種情況更趨嚴重，應引起重視。[0120]儘管在目前的系統運行條件下，變電站水平地網狀態基本上能滿足站區發生單相接地短路故障時站內設備和人員的安全運行的要求，但由於主接地網接地阻抗超過設計值，將帶來以下風險:場區發生單相接地故障時地網導體電位升高過高可能導致避雷器發生爆炸，高電位外引對變電站外人員和設備造成相當大的威脅，靠近圍牆區域的跨步電壓和接觸電壓將普遍超過安全限值，且將來運行方式變化或變電站擴容時，這種情況更趨嚴重。
[0121]建議:
[0122](I)在變電站紅線內採取技術經濟合理的措施實現有效降阻，以有效降低單相接地故障時地網導體電位升高，以消除對站內一次設備和二次設備(或二次迴路)絕緣，以及人員的安全威脅。
[0123](2)作為臨時措施，在完成接地網有效降阻之前，更換10kV#0站用變用IOkV避雷器，大幅提高其通流容量(目前為2ms、18次、200A);也可考慮採取現有參數避雷器多組並聯以提高總通流容量，從而降低單個避雷器過電壓能量吸收負擔的方案，以提高避雷器的運行安全性。供更換選型參考的無間隙合成外套氧化鋅避雷器技術參數為:額定電壓16.5?17kV，持續運行電壓13.2?13.6kV，5kA標稱直流放電電流下的殘壓42?45kV，ImA參考電壓不低於24kV ;通流容量2ms、18次不小於800A (可選擇並聯補償電容器組用避雷器)，廠家有條件可選擇1000A甚至更高。
[0124](3)按照相關規程和反措做好引外金屬水管、通信線路和電源等的隔離措施，避免因場區發生單相接地短路故障時高電位外引帶來的危險。
[0125](4)為安全穩妥起見，在靠近圍牆場區邊緣的設備地面鋪設高阻礫石或高阻層，也可考慮採用在設備構架或設備外殼噴塗高阻層(到2m高度)等措施，消除接觸電壓對站內人員的威脅。
[0126](5)嚴格按照中國南方電網公司企業標準Q/CSG1007-2004《電氣設備預防性試驗規程》規定的年限對全站接地網導體腐蝕情況進行密切跟蹤檢查，同時對電纜溝內敷設的鍍鋅扁鋼進行普查，對腐蝕情況很嚴重者安排進行大修。
[0127](6)根據系統短路電流的變化定期校核接地體的熱容量，以及單相接地短路故障時地網金屬導體的電位升高水平、跨步電壓和接觸電壓水平，是否滿足人員和設備安全運行要求。
[0128]實施案例二
[0129]1、基本情況和接地網拓撲結構的模擬
[0130]某500kV變電站已運行12年，經過二期擴建，目前有3臺容量各為750MVA的500kV主變，共有5回500kV出線，出線構架共有12條避雷線(其中5條OPGW光纖地線);共有13回220kV出線，出線構架共有15條避雷線(其中4條OPGW光纖地線)；沒有IOkV電纜出線。變電站站址位於丘陵地帶，目前主接地網為351.5mX 289.5m，沒有擴網；水平接地帶採用總長19000m的60mmX60mmX6mm鍍鋅扁鋼，埋設深度0.8m，垂直接地極採用050mm、長2.5m的鍍鋅鋼管(總長450m)，在地網邊緣共打4 口 30m深井並壓力灌注降阻劑，接地網拓撲結構如圖1Oa和圖1Ob所示。接地網工頻接地阻抗設計值為0.60Q。變電站場區共安裝了 17根避雷針，均與主接地網有效連接。變電站500kV和220kV母線單相接地短路電流分別為 9.94kA 和 12.63kA。[0131]2、站址土壤分層結構模型的建立
[0132]通過現場視在土壤電阻率測量和模擬計算，反演得到圖11的土壤結構模型，可分為水平四層的土壤分層結構，站址分層土壤不均勻性比較大，淺層和中層土壤條件較好，深層土壤條件一般，總體土壤條件較好。
[0133]3、接地網計算模型準確性校驗
[0134]在出線構架上帶著500kV、220kV避雷線和OPGW光纖地線的運行狀態下，採用施加6.0A類工頻小電流法所測得的變電站地網與電壓極電位差為1.40V，接地阻抗值為
0.234 Q，500kV和220kV架空避雷線和OPGW光纖地線的實測分流係數為43.25%，剔除地線分流影響的接地網接地阻抗值為0.412 Q。
[0135]基於接地網拓撲結構模型、出線線路和杆塔布置、實測過程的電流極和電壓極布置，以及土壤分層結構模型，注入6.0A類工頻電流時，地網與電壓極電位差為1.48V，地線總分流係數為46.65%，接地網計算模型滿足接地網安全性數值評價準確性要求。
[0136]考慮現場測試有眾多幹擾因素，而模擬計算能更好反映地網的真實情況，取基於土壤水平分層結構的模擬計算值0.420 Q作為變電站接地網的接地阻抗值。
[0137]4、考慮變壓器環流的接地網入地短路電流計算
[0138]根據核算的變電站500kV和220kV母線單相接地短路電流水平，以及變電站站址土壤結構和出線結構，計算得到架空地線分流係數(模)大致為58%的水平。
[0139]500kV出線側單相接地故障時，故障點入地電流8.4331 Z 105.8509° kA，主變中性點入地電流4.2286 Z -77.2090° kA ；220kV出線側單相接地故障時，故障點入地電流10.6228 Z 111.0084° kA，主變中性點入地電流5.3990 Z-56.8222 ° kA;主變區域500kV側單相接地短路電流4.2683 Z 116.8448° kA ;主變區域220kV側單相接地短路電流 5.4649 Z 98.9881。kA。
[0140]5、工頻接地故障時地網導體電位分布計算
[0141]取變電站場區發生單相接地短路這種最常見的故障情形，計算得到220kV場地和主變中壓側發生故障時，地網導體電位升高達到2200V以上(典型地網導體電位分布如圖12所示)，場區最大壓差可達260.86V ；500kV場地和主變高壓側發生故障時則不超過2000V，場區最大壓差為307.75V，故障期間對一次、二次設備的運行不會造成影響。
[0142]6、跨步電壓分布計算
[0143]500kV場地和主變高壓側發生故障時，整個接地網場區的跨步電壓最高值為65.01V，遠低於場區跨步電壓安全限值Us5tltl (530.66V) ;220kV場地和主變中壓側故障時，跨步電壓最大值為101.34V，遠低於安全限值Us22tl (375.23V)。
[0144]7、接觸電壓分布計算
[0145]500kV場地和主變高壓側發生故障時，所關心的圍牆內的設備場區接觸電壓最高值為184.13V，低於接觸電壓安全限值Ut5qq (351.52V);220kV場地和主變中壓側故障時，接觸電壓最高值為245.74V，超過或接近安全限值Ut22ci (248.56V)，考慮到目前變電站短路電流水平仍比較低，將來電網運行方式變化或變電站擴容等不利因素，尤其是地面潮溼，土壤電阻率較低時，這個問題更趨嚴重。
[0146]8、雷電侵入波條件下暫態電位分布計算
[0147]直擊雷變電站避雷針和變電站近區落雷的概率比較高，考察避雷針和出線構架注入雷電流時，接地網的暫態電位分布和跨步電壓分布。在雷擊點附近，地表電位上升非常迅速，而又迅速衰減，暫態高電位主要集中在避雷針附近區域，其餘大部分設備場區的暫態電位升高相對較低。
[0148]波型為2.6 / 50 ii S、幅值50kA的雷電流引起的地表電位和地網導體電位分別達到250kV和275kV以上的水平；距離注入點導體段5m範圍內的電位差最高，可達到120kV以上的水平；雷擊點附近的跨步電壓水平最高，最高值達到40kV的水平，其餘大部分設備場區的跨步電壓水平很低。
[0149]雷直擊變電站引起的地網導體電位升高不會對一次設備的安全運行造成威脅，而可能對落雷點附近二次設備和二次電纜的安全運行帶來威脅，尤其對於雷直擊主控樓場地附近避雷針的情形。
[0150]典型地網導體電位暫態分布和場區跨步電壓暫態分布分別如圖12和圖13所示。
[0151]9、接地網多維度綜合評價
[0152]變電站站址總體土壤條件相對較好，地網接地電阻值滿足設計要求。變電站設備場區發生接地故障時將引起一定的地網導體穩態工頻電位升高，地網高電位外引對變電站外的人員和設備造成一定的威脅，但變電站場區地網導體電位差對二次設備或二次迴路絕緣不造成威脅；整個接地網場區跨步電壓水平遠低於安全限值；500kV設備和主變高壓側區域發生短路故障時的整個設備場區接觸電壓水平低於安全限值，但220kV場地和主變中壓側發生單相接地故障時，圍牆內的設備場區接觸電壓水平偏高，超過或接近安全限值。
[0153]儘管在目前的系統低負荷和低短路電流水平的運行條件下，變電站地網安全性基本上能滿足站區發生單相接地短路故障時站內設備和人員的安全運行的要求，但存在高電位外引和部分場區接觸電壓偏高所帶來的風險，考慮到目前變電站單相接地故障短路電流水平仍比較低，將來電網運行方式變化、系統負荷和短路容量升高和變電站擴容等不利因素，尤其是地面潮溼，土壤電阻率較低時，這個問題應引起重視，建議:
[0154](I)按照相關規程和反措做好引外金屬水管、通信線路和電源等的隔離措施，避免因場區發生單相接地短路故障時高電位外引帶來的危險，可考慮:(a)外接自來水管進入站內用一段數米長的PVC管接駁，防止高電位引出；(b)外接通信線路在站內加裝隔離變壓器進行隔離；(C)門衛和主控樓供水用PVC管敷設。
[0155](2)針對目前220kV設備場區和主變中壓側發生故障時靠近地網邊緣的設備出線側設備場地接觸電壓水平偏高的問題，有針對性地在靠近圍牆的220kV設備場地區域採取加密水平地網網格的措施，以有效降低接觸電壓水平，還可考慮在靠近圍牆的設備區域地面鋪設高阻礫石或高阻層，或在設備構架或設備外殼噴塗高阻層(到2m高度)等措施，消除接觸電壓對站內人員的威脅，提高接地短路故障下人員的安全水平。
[0156](3)變電站發生接地短路故障時地網相對較低的特性參數(導體電位升高、場區壓差、跨步電壓和接觸電壓)數值水平主要得益於變電站目前容量較低導致短路電流水平很低，隨著日後系統負荷和短路容量的快速升高，應根據系統短路電流的變化定期校核接地體的熱容量，以及接地故障時地網金屬導體的電位升高水平和接觸電壓水平，是否滿足人員和設備安全運行要求。
[0157](4)雷直擊或雷電波入侵變電站引起的地網電位升高將帶來二次系統和人員的安全風險，建議二次設備、二次迴路或二次電纜等的布置儘量離開避雷針或出線構架一段距離；有條件時，將主控樓場地附近距離較近的避雷針移遠一段距離，提高主控樓內二次系統在雷直擊變電站狀態下運行的安全性。應嚴格按照有關的二次設備防雷保護規程(規範)，完善變電站二次系統和二次電纜的接地、屏蔽、電源和信號系統的sro選型等環節。
[0158](5)雷電過程儘量減少在變電站戶外場區的活動，尤其是避免在鄰近避雷針和出線構架的場地活動，以減低雷電侵入波引起的跨步電壓對人身的威脅。
[0159]實施案例三
[0160]1、基本情況和接地網拓撲結構的模擬
[0161]某220kV變電站已運行19年，目前有2臺容量各為150MVA的220kV主變，共有5回220kV出線，出線構架共有6條避雷線(其中3條OPGW光纖地線)；共有5回IlOkV出線，出線構架共有8條避雷線(其中4條OPGW光纖地線)；共有18回IOkV出線，作為變電站IOkV高壓室到站外圍牆不遠轉IOkV架空出線的過渡，基本上處於外擴接地網範圍內，可以作為變電站地網的一部分。變電站位於沿海丘陵地區，變電站周圍地勢較為平緩，土壤條件一般，進站道路兩側為田地，土壤條件良好，外擴地網主要集中在這一區域。變電站圍牆內主接地網284mX 252m，面積約70000m2，水平地網採用小16熱鍍鋅圓鋼共計8400m，埋深0.8m,電纜溝內接地均壓帶採用小14鍍鋅圓鋼敷設；垂直接地極採用Z 50X5，長2.5m的熱鍍鋅角鋼共計178根。由於變電站站址土壤條件一般，採用站外擴網和深井壓力灌注降阻劑的降阻方式，外擴地網主要在變電站進站道路兩側土壤條件較好的農田，外擴地網總面積與主接地網相當，另外採用5根200m~500m的延長接地極向變電站兩側和背後延伸。外擴水平接地帶採 用由(616熱鍍鋅圓鋼共計6462.6m，埋深為1.0m ;在變電站外圍邊緣打7 口 30m~40m深的$ 150垂直接地深井。接地網拓撲結構如圖14所示。接地網接地阻抗設計值為0.50 Q。變電站220kV和IlOkV母線單相接地短路電流分別為16.69kA和
15.95kA。
[0162]2、站址土壤分層結構模型的建立
[0163]通過現場視在土壤電阻率測量和模擬計算，反演得到圖15的土壤結構模型，可分為水平四層的土壤分層結構，表層和淺層土壤電阻率一般，中層和深層土壤電阻率偏高，總體土壤條件一般。
[0164]3、接地網計算模型準確性校驗
[0165]在出線構架上帶著220kV、110kV避雷線和OPGW光纖地線的運行狀態下，採用施加6.0A類工頻小電流的遠離方向的電流一電壓法所測得的變電站地網與電壓極電位差為
1.57V，接地阻抗值為0.262Q，220kV和IlOkV架空避雷線和OPGW光纖地線的實測分流係數為41.40%，剔除地線分流影響的接地網接地阻抗值為0.447 Q。
[0166]基於接地網拓撲結構模型、出線線路和杆塔布置、實測過程的電流極和電壓極布置，以及土壤分層結構模型，注入6.0A類工頻電流時，地網與電壓極電位差為1.52V，地線總分流係數為44.72%，接地網計算模型滿足接地網多維度評價準確性要求。
[0167]考慮現場測試有眾多幹擾因素，而模擬計算能更好反映地網的真實情況，取基於土壤水平分層結構的模擬計算值0.4322 Q作為變電站接地網的接地阻抗值。
[0168]4、考慮變壓器環流的接地網入地短路電流計算
[0169]根據核算的變電站220kV和IlOkV母線單相接地短路電流水平，以及變電站站址土壤結構和出線結構，計算得到架空地線分流係數(模)大致為77%的水平。[0170]220kV開關區發生單相接地故障時，故障點入地電流4.2361 Z 51.9246° kA，主變中性點入地電流0.7217 Z -137.1237° kA ;110kV開關區單相接地故障時，故障點入地電流9.3408 Z 47.8495° kA，主變中性點入地電流7.3007 Z-137.4426° kA ;主變區域220kV側單相接地短路電流3.5252 Z 53.7696° kA ;主變區域IlOkV側單相接地短路電流
2.1779 Z 65.8592° kA。
[0171 ] 5、工頻接地故障時地網導體電位分布計算
[0172]取變電站場區發生單相接地短路這種最常見的故障情形，計算得到絕大部分區域發生接地短路故障時接地網的電位升高均不高，220kV場地和主變高壓側發生單相接地故障時，地網導體電位最高達到1657.264V (普遍在1500~1700V之間)；IIOkV場地和主變中壓側發生單相接地故障時地網導體電位最高普遍在1100~1200V之間，地網高電位外引對變電站外的人員和設備造成一定的威脅。接地短路故障時整個接地網的電位升高水平比較均勻，場區最大壓差水平最高為764.576V，其中IlOkV場地發生單相接地故障時，整個接地網場區最大壓差水平比較高，普遍在500~700V之間；220kV場地和2臺主變發生單相接地故障時整個接地網場區最大壓差水平則比較低，普遍在100~300V之間，二次設備絕緣能夠承受接地網導體的電位升高。6、跨步電壓分布計算
[0173]變電站場區發生單相接地故障時，整個場區的跨步電壓最高值為69.019V，遠低於場區跨步電壓安全限值US (375.23V)。
[0174]7、接觸電壓分布計算
[0175]變電站場區發生單相接地短路故障時，變電站圍牆內的設備場區接觸電壓最高值為144.562V，均遠低於安全限值Ut (248.56V)。
[0176]8、接地網腐蝕性診斷評價
[0177]8.1基於電氣特性的接地網腐蝕診斷
[0178]鑑於變電站佔地面積較大,現場測試時分成220kV和IlOkV兩個區域，同時在每塊區域內劃分4個測量分區進行分塊測量。然後在每個測量分區內選擇適當的接地引下線作為獨立節點，依次測量不同節點和獨立節點之間的電阻，其中不同節點指的是相應的獨立節點所在的獨立分區內的其他節點。依據所得到的測量結果，將變電站地網支路和節點數據輸入診斷程序中進行仿真計算，得到相應的診斷結果，發現IlOkV區域第259，273號支路電阻增大倍數為10倍，這兩條支路分別位於IlOkV側2號主變避雷器下和I號主變旁，判定為較嚴重腐蝕，現場對這兩條支路進行了開挖驗證，確認2號主變避雷器引下線未與地網導體按設計要求進行有效焊接，造成2號主變避雷器沒有有效接地。綜合診斷結果並基於電氣測量的接地網腐蝕評價體系，對變電站接地網整體腐蝕評估，接地網共有18條支路發生輕度腐蝕，43條支路發生中度腐蝕，15條支路發生嚴重腐蝕，變電站地網腐蝕支路比率KN為0.38，屬於III級腐蝕。
[0179]8.2基於土壤理化特性的接地網腐蝕評估
[0180]變電站土質以粉土為主，土壤樣品的採集點分別位於:#1主變變低母線橋處(取樣點#1)、#1主變變高22011刀閘A相處(取樣點#2)、#2主變變高22021刀閘A相處(取樣點#3)、#2主變變中1023刀閘A相處(取樣點#4)、IlOkV桂香甲線A相支柱絕緣子處(取樣點#5)、220kV場地22-05爬梯處(取樣點#6)，土壤參數現場測定和實驗室分析結果見表
o[0181] 表一案例二 220kV變電站土壤參數現場測定及實驗室分析結果
【權利要求】
1.一種大型接地網多維度評價方法，其特徵是包括以下步驟: SI現場測試，其包括以下子步驟: S1-1站址不同間距下的視在土壤電阻率測量； S1-2現場測量接地網接地阻抗、架空避雷線、包括OPGW光纖地線、兩端接地的電纜外護套對測試電流的分流向量，以及通過數學處理，得到剔出地線分流影響的地網接地阻抗值； S1-3跨步電壓和接觸電壓測試； S1-4接地網完整性和設備接地引下線導通性測試； 51-5結合開挖檢查的接地網腐蝕綜合診斷； S2基於電磁場原理的數值計算； S3接地網多維度評價。
2.根據權利要求1所述的大型接地網多維度評價方法，其特徵是:所述的步驟S2包括以下子步驟: 52-1通過站址視在土壤電阻率測試數據反演得到站址分層土壤結構模型； S2-2基於接地網竣工設計圖的接地網導體拓撲結構模擬； S2-3用接地阻抗現場測試數據，完成接地網仿真計算模型的準確性校驗； S2-4基於接地故障短路電流和出線參數，計算故障電流的分布，得到各場區實際入地故障電流和接地變壓器中性點環流； S2-5基於接地網拓撲結構、站址土壤模型和入地故障電流，計算得到地網導體電位升高、網內電位差、跨步電壓和接觸電壓的分布； 52-6計算雷直擊變電站時地網和地表暫態電位和跨步電壓分布。
3.根據權利要求1所述的大型接地網多維度評價方法，其特徵是:所述的步驟S3包括以下子步驟: 53-1基於計算結果校核接地故障狀態下地網導體電位升高和網內電位差對一、二次設備運行，以及對站外人員和設備的影響； S3-2根據安全限值校核整個接地網場區的跨步電壓和站內設備場區的接觸電壓； S3-3考察避雷針和出線構架附近區域的暫態電位分布和電位差，對附近二次設備或二次系統的影響；以及雷擊點附近的暫態跨步電壓對站內人員安全的影響； S3-4外擴地網被破壞後接地網安全性狀態預測； S3-5考慮接地導體腐蝕因素的接地網導體熱穩定校核； S3-6基於接地網安全性的接地網整改建議，並通過計算驗證。
【文檔編號】G01R31/00GK103616582SQ201310572050
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】李謙, 肖磊石, 饒章權, 張波 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 清華大學