大型發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評估目 錄— 概 述接地網(wǎng)狀態(tài)評估目的變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評估的具體內(nèi)容接地網(wǎng)特性參數(shù)〔接地阻抗、地線分流、跨步電壓和接觸電壓〕實(shí)測設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接狀況及接地網(wǎng)完整性測試1.23接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷變電站站址土壤電阻率測試和土壤構(gòu)造分析變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估1.3需要供給的系統(tǒng)參數(shù)二接地網(wǎng)特性參數(shù)測量試驗(yàn)方法接地電阻測試變電站進(jìn)線避雷線〔包括OPGW光纖地線〕對測試電流分流測量站內(nèi)接觸電壓的測量跨步電壓的測量三設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接狀況測試四接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷地網(wǎng)開挖目的地網(wǎng)檢查步驟及試驗(yàn)方法開挖檢查開挖要求檢查工程取樣方法檢查方法地網(wǎng)腐蝕狀況判定標(biāo)準(zhǔn)五站址土壤電阻率測試和土壤構(gòu)造分析試驗(yàn)?zāi)康臏y量原理和方法測量結(jié)果和結(jié)論CDEGS軟件的變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估前言CDEGS軟件的簡介CDEGS軟件在變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估中的應(yīng)用接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算與測量結(jié)果的比對驗(yàn)證接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算仿真計(jì)算與測量結(jié)果的比對驗(yàn)證單相接地短路電流計(jì)算調(diào)度短路電流計(jì)算結(jié)果進(jìn)站故障電流在出線地線的分流計(jì)算結(jié)果變電站母線單相接地故障時站內(nèi)入地電流選取變電站發(fā)生單相接地故障時地網(wǎng)導(dǎo)體電位上升〔GPR〕變電站發(fā)生單相接地故障時跨步電壓和接觸電壓典型的接觸電勢和跨步電勢的三維圖接觸電勢和跨步電勢的允許值計(jì)算發(fā)生單相接地故障時，跨步電壓分布的計(jì)算結(jié)果及分析七地網(wǎng)狀態(tài)評估結(jié)論土壤構(gòu)造接地阻抗單相接地故障電流及其分布地表電位分布跨步電壓、接觸電壓電氣設(shè)備接地引下線與主地網(wǎng)連接狀況地網(wǎng)腐蝕狀況接地網(wǎng)狀態(tài)的綜合評價(jià)— 概述接地網(wǎng)狀態(tài)評估目的性隨之而來。給出接地網(wǎng)入地故障電流、接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、地網(wǎng)電位分布、SES公司的CDEGS〔的數(shù)值分析方法以有效地彌補(bǔ)測量存在的缺陷和缺乏，估、設(shè)計(jì)和降阻改造的科學(xué)牢靠工具。在運(yùn)用測量結(jié)果驗(yàn)證承受基于CDEGS軟法完成變電站接地網(wǎng)的全面狀態(tài)評估。變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評估的具體內(nèi)容〔接地阻抗、地線分流、跨步電壓和接觸電壓〕的實(shí)測工頻測試方法〔50Hz的類工頻，通過對出線避雷線〔OPGW線、出線電纜外皮和接地的主變中性點(diǎn)分流測量并進(jìn)展處理，測量出帶出線避〕的運(yùn)行變電站地網(wǎng)工頻特性參數(shù)〔接地阻抗、地線分流、跨步電壓和接觸電壓。地網(wǎng)接地阻抗測試〔50Hz的類工頻〕小電流法測量變電站接地阻抗。出線地線分流測量OPGW、耦合地線等、電流的波形，計(jì)算與注入電流的相角差，便于更準(zhǔn)確地確定分流系數(shù)。地網(wǎng)跨步電壓、接觸電壓實(shí)測DL/T475－2023GB/T17949.1－2023TUSU。TIEEEstd－2023《溝通變電站接地安USUT的限值。USUTUS和接觸UT的限值。設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接狀況及接地網(wǎng)完整性測試DL/T475－2023Q/CSG10007-2023連接狀況及接地網(wǎng)完整性是否良好。接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷備的絕緣遭到破壞，嚴(yán)峻者可能導(dǎo)致監(jiān)測或把握設(shè)備發(fā)生誤動或拒動而擴(kuò)大事地系統(tǒng)是否滿足安全運(yùn)行要求，是否需要改造。接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕狀況診斷可通過以下幾個途徑〔1〕導(dǎo)通性測試。在電氣完成性測試中，覺察接地引下線斷裂或地網(wǎng)金屬導(dǎo)體斷裂，需開挖確認(rèn)〔2〕場區(qū)針對性地開挖檢查。對運(yùn)行時間到達(dá)確定年限〔如10年及以上〕的變電站接地〔4〕利用發(fā)變電站接地系統(tǒng)腐蝕診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)〔包括斷點(diǎn)及腐IntelliEDS件組成，適用于變電站地網(wǎng)設(shè)計(jì)和施工圖紙完整的變電站。程度量化分析和土壤分析的方法進(jìn)展接地導(dǎo)體腐蝕性診斷。大型電廠和變電站站址土壤電阻率測試和土壤構(gòu)造分析及土壤電阻率的分層分析和計(jì)算。為了能更好地對變電站接地網(wǎng)進(jìn)展分析計(jì)算，需要了解變電站所在地域的土壤狀況，分層土壤電阻率數(shù)據(jù)的具體測量是CDEGS率隨測量極間距變化的曲線，依據(jù)視在土壤電阻率現(xiàn)場根底測試數(shù)據(jù)，利用CDEGS軟件，通過優(yōu)化分析，反演得到土壤的實(shí)際分層構(gòu)造模型。大型電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估CDEGS系統(tǒng)的電氣參數(shù)。主要內(nèi)容包括：對運(yùn)行變電站接地阻抗測試結(jié)果以及分流對運(yùn)行變電站接地阻抗測試站接地阻抗值。ff確定變電站最大入地故障電流。變電站最大入地故障電流是關(guān)乎變電局部短路電流經(jīng)接地網(wǎng)入地，另一局部經(jīng)由與地網(wǎng)相連的出線地線〔如避雷線、OPGW、耦合地線等、出線電纜外皮及變壓器接地的中性點(diǎn)流回系統(tǒng)。在考慮CDEGSK后，即可依據(jù)設(shè)計(jì)時的總故K〔〕與地網(wǎng)出線地出線電纜回?cái)?shù)、電纜的參數(shù)〔〕變電站地網(wǎng)的接地電阻值〔d〕與被評估變電站直接相連的對側(cè)各電壓等級變電站地網(wǎng)接地電阻值〔變電站所處位置土壤〕變壓器中性點(diǎn)接地方式。ff障狀況下，變電站地網(wǎng)接地導(dǎo)體的電位上升，是否滿足二次設(shè)備安全的要求。S S T S UU分布狀況，比照測試結(jié)果以及UU的限值，推斷變電站U、US S T S 需要供給的系統(tǒng)參數(shù)以500kV500kV硯都變電500kV220kV500kV線路和220kV線路各支路供給的入地短路電流的計(jì)算結(jié)果。在2023年6月運(yùn)行方式下核算的硯500kV220kV37.90kA16.68kA。表1-1 500kV硯都變電站單相入地短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)〔2023年6月運(yùn)行方式〕流經(jīng)線路的A相短路電流故障類型 系統(tǒng)局部 〔kA〕硯西乙

流〔kA〕3.91∠57.6°3.91∠57.6°7.72∠50.3°7.74∠50.3°500kV線路

2.95∠62.5°2.95∠62.5°3.64∠82.5°3.64∠82.5°主變500kV出線處發(fā)生A相故障

2.36∠40.5° ＃2變硯端甲

2.36∠40.5°0.84∠43.2°0.75∠35.3°硯端乙4.7313∠39.1045°220kV線路

0.75∠35.3°1.44∠44.8°0.66∠46.2°0.18∠8.2°220kV出線處發(fā)生A相故障

500kV線路 4.7140∠55.0611°主變 4.72∠25.1°

＃2變

0.18∠8.2°0.55∠37.1°0.55∠37.1°1.60∠-10.4°1.61∠-10.4°0.57∠67.0°0.57∠67.0°1.63∠123.1°1.63∠123.1°4.72∠25.1°12.2453∠48.7983°220kV線路 硯端甲硯端乙

3.79∠51.2°1.97∠46.6°1.97∠46.6°故障類型故障類型系統(tǒng)局部〔kA〕支路名稱硯珠甲線2.69∠49.9°硯興線1.1859∠51.839°硯荷甲0.3296∠38.105°硯荷乙0.3296∠38.105°500kV500kV220kV1-2所示。序號線路名稱長度平均檔〔m〕終端塔序號線路名稱長度平均檔〔m〕終端塔型號導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)地線標(biāo)準(zhǔn)對側(cè)變電站名〔〕1500kV硯花甲138.98450500kV硯花乙SJCD274-26/28/29/304×ACSR-720/50LGJX-150/35LGJ-150/35花都0.45023500kV硯西甲46.4234074500kV硯西乙SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-7西江0.2065500kV蝶硯甲148.49464SJDG374-25/29/32/33SJCD274-22/23/24/254×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶嶺0.4556500kV蝶硯乙7500kV硯肇甲1.343354×ACSR-720/50LGJ-95/55JLB2-40-7肇慶換流站0.4798500kV硯肇乙9220kV硯東甲15.0326GUT8-232*LGJ-30010220kV硯端甲11220kV硯端乙GUT8-202*LGJ-24012220kV硯珠甲GUT8-232*LGJ-24013220kV硯興線GTU9-172*LGJQ-30014220kV硯荷甲15220kV硯荷乙SJ633-212*LGJ-30031.838831.838816.036454.039044.0400LGJ-95/55東岸0.21GJ-50端州0.490LGJ-95/55珠山0.483LGJ-95/55興瑤0.468GJ-50荷村0.480二接地網(wǎng)特性參數(shù)測量試驗(yàn)方法接地電阻測試依據(jù)變電站主地網(wǎng)現(xiàn)場地樣子況和試驗(yàn)條件，選擇遠(yuǎn)離夾角法進(jìn)展測量。承受類工頻〔接近50Hz的類工頻〕小電流法測量，所加測試電流3～10A。試驗(yàn)原理如圖2-1所示。8000型類工頻小電流接地網(wǎng)測試系統(tǒng)見圖2-2。由于承受DL475—92《接地裝置工頻特性參數(shù)的測量導(dǎo)則》有關(guān)公式計(jì)算，接地網(wǎng)接地電阻測量結(jié)果應(yīng)為測量值乘以修正系數(shù)1/0.8061。由于運(yùn)行要求，全部運(yùn)行的500kV和220kV出線線路的避雷線無法與接地OPGW光纖地線的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)展測量，并承受對變電站內(nèi)500kV場地和220kV場地與500kV出線桿塔進(jìn)展分流測OPGW光纖地線等對測量結(jié)果的影響，測試結(jié)果供參考。12S12S1AC220V整流器變頻器變壓器CAd13VPS1：開關(guān) A：選頻電流表 V：高內(nèi)阻電壓表2-1類工頻小電流法試驗(yàn)原理接線圖2-28000型類工頻小電流接地網(wǎng)測試系統(tǒng)變電站進(jìn)線避雷線〔包括OPGW光纖地線〕對測試電流分流測量500kV和220kV500kV出線桿塔塔腳的變電站地網(wǎng)接地電阻值。站內(nèi)接觸電壓的測量T在變電站中可能有接地短路電流流過的電力設(shè)備外殼或構(gòu)架上測量接觸電電壓表V1的一端接至地面上離設(shè)備外殼或構(gòu)架水平距離1.0m的測量極上，電1.8mI，讀取電壓表指示值可IU。T經(jīng)接地網(wǎng)流入地中地最大短路電流I 〔取37.90kA〕換算，接觸電壓的最大值max為：TmaxUTjmax=U×I /ITmax2-4接觸電壓和跨步電壓測試原理圖跨步電壓的測量S2-4所示。Φ20圓鋼電壓1.0m間距打入地下0.5m，并保證鋼釬嚴(yán)密插入土壤，高內(nèi)阻電壓表V2I，讀取電壓表指示值可測量出通過IU。如在水泥地面上測量，需在測量點(diǎn)放置兩塊10cm40kg的重量。S接地網(wǎng)流入地中的最大短路電流I 〔取37.90kA〕換算，跨步電壓地最大值為：maxSmaxUSmax=U×I /ISmaxUT和跨步電壓U允許值不應(yīng)超過：UUS

=174+0.17ρS

、U=S

174+0.7ρtSt

是變電站表t0.1m深度土壤電阻率測試數(shù)據(jù)，考慮后備保護(hù)動作的系統(tǒng)單相接地短路〔故障〕電流持續(xù)時間UT＝322.84V，US＝412.43V。t187.06V，均遠(yuǎn)小于各自允許的安全限值。測量結(jié)論依據(jù)DL/T475—2023《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》的有關(guān)要求，在出線構(gòu)500kV220kVOPGW5.5A500kV硯都變電站地網(wǎng)接地電0.186Ω。在注入電流頻率47Hz的測試方式下，承受柔性羅哥夫斯基線圈對與500kV和220kV出線構(gòu)架相連通的全部金屬構(gòu)架、500kV出線桿塔塔腳以及變壓器中性點(diǎn)進(jìn)展分流測量，得到全部500kV和220kV出線構(gòu)架出線避雷線〔一般地線和光纖地線〕的分流系數(shù)達(dá)69.62%，考慮到分流因素的影響，硯都變電站地網(wǎng)的接地電阻真實(shí)值應(yīng)遠(yuǎn)大于實(shí)測結(jié)果。500kV硯都變電站場區(qū)各局部實(shí)測的跨步電壓和接觸電壓水平均遠(yuǎn)小于允許的安全限值。三設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接狀況測試測試方法按圖3-1備接地引下線與地網(wǎng)連接狀況。以測主地網(wǎng)接地電阻的電流注入點(diǎn)〔#3主變A相接地引下線〕為第一個參考點(diǎn)〔第一個區(qū)域B2……Bi〕與主地網(wǎng)的連接狀況；在待測場地〔其次個區(qū)域〕選定一臺設(shè)備的引下線M，假設(shè)M同第一區(qū)域內(nèi)與主地網(wǎng)連接良好的點(diǎn)引下線BiM與主地網(wǎng)連接良好，M的連接狀況，推斷其與主地網(wǎng)的連接狀況。其他待測場地參照第〔2〕條依次遞推想試，直至完成全站的檢測。D FDC-ⅢG G 主地網(wǎng) A、B 設(shè)備接地引下線圖3-1 FDC-ⅢG測試儀測量原理接線圖四接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷地網(wǎng)開挖目的備的絕緣遭到破壞，嚴(yán)峻者可能導(dǎo)致監(jiān)測或把握設(shè)備發(fā)生誤動或拒動而擴(kuò)大事地系統(tǒng)是否滿足安全運(yùn)行要求，是否需要改造。地網(wǎng)檢查的步驟及方法試驗(yàn)方法程度量化分析和土壤分析的方法進(jìn)展接地導(dǎo)體腐蝕性診斷。開挖檢查對于500kV變電站，分別在500kV場地、220kV場地和35kV場地選擇典8個點(diǎn)〔500kV3個點(diǎn)、220kV335kV場地2個點(diǎn)。10米開蓋一處，至8點(diǎn)。開挖要求5米。沿避雷針引下線開挖，找出垂直接地體，進(jìn)展檢測及拍照。檢查工程b.引下線腐蝕狀況；c.垂直接地體腐蝕狀況；d.電纜溝內(nèi)接地帶腐蝕狀況；取樣方法100mm；水平接地帶長度100mm；土壤每個開挖處各1kg；內(nèi)勤人員處理。檢查方法腐蝕率檢查a.直觀法：開挖地網(wǎng)后，用肉眼觀看其腐蝕狀況，并進(jìn)展拍照做好記錄。室內(nèi)用卡尺測量腐蝕圓鋼的直徑，取最細(xì)點(diǎn)，測量其腐蝕程度。失重法：本次挖檢承受相對失重法相對失重法：從現(xiàn)場找到腐蝕比較嚴(yán)峻的地方，把樣品帶回試驗(yàn)室，去再依據(jù)以下公式計(jì)算相對平均腐蝕率：WWv 1 2W1其中V：腐蝕速率g/m；W：標(biāo)準(zhǔn)重量W：樣品實(shí)際重量〕自然失重法：自然失重法是測量金屬腐蝕速率的最經(jīng)典的方法。這種方量，然后將它埋入待測土壤環(huán)境中，經(jīng)過確定的時間〔如4周〕后取出，除去表均腐蝕速率：vW365A N其中 v：腐蝕速率〔g/cm2.a〕W：樣品N天內(nèi)失去的重量〔g〕N：為樣品在土壤中埋設(shè)的天數(shù) A：為樣品的外表積〔cm2〕在試驗(yàn)室檢測土壤的PH值，找出腐蝕規(guī)律。針孔法：以腐蝕深度表示的腐蝕率，即在單位時間內(nèi)被腐蝕金屬的厚度變100mm內(nèi)其腐蝕率表示為：wK K 243651087600KwwH d dWWK 1 2w tSK其中 W1：標(biāo)準(zhǔn)重量g；W：樣品實(shí)際重量g； w：腐蝕率g/c2.h〕S：為被腐蝕金屬面積c2；：腐蝕時間；Kh：深度腐蝕率mm/；：金屬密度g/c3〕地網(wǎng)腐蝕狀況判定標(biāo)準(zhǔn)率的判定參考以下標(biāo)準(zhǔn)：1010%15%，腐蝕程度為嚴(yán)峻；15%25%，腐蝕程度為很嚴(yán)峻；25%，腐蝕程度為格外嚴(yán)峻。500kV硯都變電站地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕狀況的綜合診斷，承受以下標(biāo)準(zhǔn)：序號檢查工程現(xiàn)象結(jié)論1直觀法腐蝕較重，導(dǎo)體已變形不合格2稱重法接地導(dǎo)體重量小于熱穩(wěn)定計(jì)算，同樣長度的最低不合格3設(shè)備的連接電阻≤630mΩ不合格4設(shè)備串聯(lián)接地5%不合格5腐蝕率25%不合格五站址土壤電阻率測試和土壤構(gòu)造分析試驗(yàn)?zāi)康腃DEGS軟件〔電流分布、電磁干擾、接影響到地網(wǎng)狀態(tài)評估工作的質(zhì)量，因此土壤電阻率數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性格外關(guān)鍵。測量原理和方法CDEGSRESAP〔土壤電阻率分析〕計(jì)算模塊，通過優(yōu)化分析，反演得到變電站站址的土壤實(shí)際分層構(gòu)造模型。電極按圖1等距布置，設(shè)a為兩鄰近電極間距，則以a,b的單位表示的視在土壤電阻率ρ為： 1

2a aaba24b2

2b≤0.1a，則可取b＝0，上式簡化為深度a處的視在土壤電阻率：

2aR5-1溫納法測土壤電阻率〔需要測到400m，相應(yīng)地放線要其3倍的距離實(shí)現(xiàn)的，因此深層土壤電阻率的準(zhǔn)確測量尤其重要。〔頻率異于工頻，均無法擺脫測量線之間互感的影響，而承受直流測量又將帶來極化效應(yīng)，承受交變直流電源的法國IRISSYSCAL型土壤〔圖5-2〕則可以有效解決這個問題，即通過以周期反向的直流電流作為鼓舞源，避開因溝通電流鼓舞條件下測試線間的互感給測試結(jié)果帶來的影響。圖5-2 SYSCAL型土壤測量和計(jì)算結(jié)果變電站站址分層視在土壤電阻率測試結(jié)果500kV硯都變電站的現(xiàn)場狀況測試線路選在變電站內(nèi)預(yù)留擴(kuò)建局部場地和站外圍墻邊〔測短距〕和站外大路〔測長距5-。5-1500kV硯都變電站站址視在土壤電阻率測試結(jié)果極間距〔m〕信號電壓〔mV〕注入電流〔mA〕0.1218.4914.0397.90.2184.9411.9397.40.3408.7211.3368.00.497.8631.77173.90.5252.0748.1297.91.068.2642.76155.41.0212.4988.11164.61.552.7162.89171.72.051.7973.18204.82.0144.4857.54240.93.057.2405.20207.63.0168.9613.68232.85.094.71615.56191.31055.26230.9112.42052.39851.23128.53048.4350.31181.55050.6563.92248.97547.3372.89305.910053.62871.23473.115048.4574.4613.820045.2774.78760.025056.7116.68763.0極間距〔m〕信號電壓〔mV〕注入電流〔mA〕視在土壤電阻率〔Ω·m〕30063.43175.9676.035044.02149.07649.540050.78158.0807.845050.786180.28796.550053.45195.02860.9土壤分層構(gòu)造計(jì)算結(jié)果CDEGS軟件的RESAP模塊可依據(jù)土壤電阻率的測試結(jié)果計(jì)算土壤分層結(jié)(Wenner法；輸入電極間距、電極入地計(jì)算方法IgnoreProbeDept，只需輸入輸入電極間距〕值〔ρ〕即滿足計(jì)算條件。硯都變電站站址土壤電阻率計(jì)算結(jié)果見圖5-2及表5-2，為水平四層構(gòu)造。表5-2 500kV硯都變電站站址土壤分層構(gòu)造計(jì)算數(shù)據(jù)深度〔深度〔m〕土壤電阻率〔Ω·m〕1.5597.654.74175.2327.53136.10infinite1087.345-2土壤分層構(gòu)造計(jì)算結(jié)果結(jié)論對500kV硯都變電站站址的不同間距的視在土壤電阻率現(xiàn)場測試，結(jié)合CDEGS〔軟件的RESAP模塊計(jì)算，5-2所示的水平四層的分層構(gòu)造。500kV硯都變電站站址的深層土壤電阻率總體水平比較高，土壤條件比較差。六基于CDEGS軟件的變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估前言CDEGS軟件的簡介CDEGS是CurretDistribution、ElectromagneticField、GroundingandSoilStructureAnalysis〔電流分布，電磁場，接地和土壤結(jié)分布〕的縮寫，它是由加拿大SES公司〔SafeEngineeringServices&TechnologiesItd．安全技術(shù)工程效勞〕出品。該軟件為接地、電磁場、交直流電磁兼容，以及陰極保護(hù)等問題可以是裸導(dǎo)體、帶絕緣層的管道或在管道中的電纜。RESAPMALTMAIZSPLITSTRALINHIFREQ、FCDIST、FFTSES共計(jì)8個功能模塊。〔1〕RESAP〔RésistivitéApparente，電阻率分析〕RESAP主要功能即土壤電阻率計(jì)算和土壤構(gòu)造分析。通過測量所得的視在時還可以輸入電極入地深度。依據(jù)土壤構(gòu)造的具體特點(diǎn)，RESAP可以將土壤等度指數(shù)變化的指數(shù)分層土壤構(gòu)造。MALZ〔MiseàLaZerre接地計(jì)算和分析〕間的相互作用,地網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性以及導(dǎo)體的陰極保護(hù)爭論。MALZ的輸入數(shù)據(jù)包括：土壤構(gòu)造；接地極和其它地下敷設(shè)的金屬裝置的尺波形〔頻率、相位〕，以及電流注入點(diǎn)的位置。SPLITS〔SimulationofPowerLines，InterconnectionsandTerminalStations，線路和所相連的變電站回路模擬〕具體模擬變電站和連接變電站的線路，進(jìn)展平衡或不平衡(包括短路)條件下可考慮繞組接線方式。繞組可以是雙繞組或三繞組，并可模擬自耦變壓器。TRALIN〔TRAnsmissionLINes，輸電線路〕(包括地面以上的導(dǎo)線、地面以下的電纜和管線)的電氣參計(jì)算任意條不同規(guī)格的輸電線路或配電線路，不同導(dǎo)體的空間位置可以任意布同時可以考慮土壤構(gòu)造不均一的特性。HIFREQ〔HighFrequence，高頻分析〕(包括導(dǎo)體的電位)。其中以模擬電阻、電感和電容等集中參數(shù)；HIFREQ的計(jì)算頻率可以從0Hz到幾十MH2；可以定義導(dǎo)體處于無限大介質(zhì)，或敷設(shè)于均一或兩層土壤中；空氣、土壤和導(dǎo)體的電阻率、介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率可以是任意值。FCDIST〔FaultCurrentDistribution，故障電流分布〕主要功能和SPLITS根本一樣，模擬變電站和連接變電站的線路，進(jìn)展不同作量，提高了爭論、解決問題的速度。FFTSES〔FastFourierTransformSES，SES中的FFT變換〕是MALTSPLITS和HIFREQFFTSES域和時域的轉(zhuǎn)換。8個模塊中的一個或幾個，以取得滿足的分析結(jié)果。CDEGS軟件在變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評估中的應(yīng)用CDEGS〔1s s t s 比照，驗(yàn)證CDEGS軟件仿真模型的可信性，給出變電站接地阻抗值〔2〕變電站最大入地故障電流及其分布狀況〔34〕UU分布狀況，比照測試結(jié)果和UUUUs s t s 現(xiàn)場實(shí)測站址土壤的視在電阻率〔現(xiàn)場實(shí)測站址土壤的視在電阻率〔RESAP〕調(diào)度中心供給的短路電流結(jié)算數(shù)據(jù)、運(yùn)行單位供給的線路及對側(cè)站參數(shù)地網(wǎng)竣工圖〔SASCAD〕故障電流分布計(jì)算〔FCDIST或TRAIN、SPLIST〕〔MALZ〕計(jì)算地網(wǎng)地電位升、跨步電壓、接觸電壓〔MALZ〕6-1CDEGS接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算與測量結(jié)果的比對驗(yàn)證接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算6-2所示。圖中，主地網(wǎng)面積近60000m2，共使用Φ2218000m，長度2.5m的∠50×50×5的熱鍍鋅角鋼25039〔其200m外，同時在主接地網(wǎng)邊緣的四周以地面夾角25°向外低洼方向打了11口斜井，每口斜井長度約120m，在每口井內(nèi)均勻放〔a〕俯視圖4DK—AC〔a〕俯視圖450角俯視圖剖面?zhèn)纫晥D圖6-2 500kV硯都變電站接地網(wǎng)示意圖MALZ模塊的地網(wǎng)導(dǎo)體矩陣要求導(dǎo)體是圓柱體，故需要對地網(wǎng)導(dǎo)體做等效，見表6-1原始參數(shù)等效參數(shù)表6-1原始參數(shù)等效參數(shù)水平接地導(dǎo)體水平接地導(dǎo)體熱鍍鋅圓鋼，約18000m，Φ22mm，熱鍍鋅圓鋼，約18000m，Φ22mm，垂直接地極角鋼，250根，50×50×5mm長度2.50m 圓柱體鋼棒，250根長2.5mΦ54mm用CDEGS軟件附帶SESCAD模塊中輸入導(dǎo)體參數(shù)和土壤構(gòu)造，直觀畫出地阻抗值為0.6550。仿真計(jì)算與測量結(jié)果的比對驗(yàn)證實(shí)測站址分層土壤電阻率構(gòu)造分析的CDEGS軟件仿真計(jì)算結(jié)果為阻抗值0.655，分析以上數(shù)據(jù)差距的主要緣由有以下幾個方面：考慮出線地線分流，其次章的測試值比真實(shí)值要小。依據(jù)實(shí)測出線地〔變電站現(xiàn)場與出線避雷線有金屬連接的構(gòu)架多映避雷線的分流，即修正的接地阻抗測量實(shí)際值為與計(jì)算得到的接地阻抗〔0.6550〕相差-6.99%；通過CDEGS的FCDIST模塊計(jì)算得分流系數(shù)為75.0〔計(jì)算過程詳見第6.3，與實(shí)測的分流系數(shù)〔69.62%〕相差-7.72%CDEGS軟件仿真模型的可信性?？赡艽嬖诓町?，使計(jì)算出的接地阻抗值與實(shí)際值有差異?？紤]現(xiàn)場測試有眾多干擾因素，而CDEGS模擬計(jì)算對土壤水平分層構(gòu)造等接地網(wǎng)狀態(tài)評估的接地電阻值，該值超過變電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求值〔0.50。單相接地短路電流計(jì)算調(diào)度短路電流計(jì)算結(jié)果500kV硯都變電站各線路的線路參數(shù)和短路電流狀況以及架空地線參數(shù)分別如表6-3和6-4所示〔單相接地短路電流由廣東電網(wǎng)電力調(diào)度中心計(jì)算得到。母線單相接地短路時，500kV、220kV線路供給的短路電流500kV

220kV500kV220kV線路供給的短路電流及主變220kV側(cè)中性點(diǎn)電流。序 線路名號 稱長度(km)平均檔距序 線路名號 稱長度(km)平均檔距(m)對側(cè)終端塔型號范地線標(biāo)準(zhǔn)對側(cè)變電()I500kV〔kA〕I220kV〔kA〕1硯花甲138.98 450SJCD27 4-26/28/29/30 -720/50LGJX-150/35LGJ-150/353.91∠57.6°花都0.4500.55∠37.1°2硯花乙3.91∠57.6°0.55∠37.1°3硯西甲46.42407SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-77.72∠50.3°西江0.2061.60∠-10.4°4硯西乙7.74∠50.3°1.61∠-10.4°5蝶硯甲2.95∠62.5°148.49 464SJDG374-25/29/32/334×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶嶺0.4550.57∠67.0°6蝶硯乙2.95∠62.5°0.57∠67.0°7硯肇甲3.64∠82.5°1.34 335SJCD274-22/23/24/254×ACSR-720/50LGJ-95/55JLB2-40-7肇慶站0.4791.63∠123.1°8硯肇乙3.64∠82.5°500kV線路供給的總的故障電流1.63∠123.1°35.67∠60.18° 9硯東甲15.0326GUT8-232*LGJ-300LGJ-95/55東岸0.210.84∠43.2°3.79∠51.2°10 硯端甲31.838811硯端乙GUT8-202*LGJ-2400.75∠35.3°1.97∠46.6°0.75∠35.3°1.97∠46.6°12硯珠甲GUT8-232*LGJ-2401.44∠44.8°2.69∠49.9°13硯興線GTU9-172*LGJQ-3000.66∠46.2°1.19∠51.84°14 硯荷甲0.18∠8.2°SJ633-2115硯荷乙2*LGJ-3000.33∠38.11°0.18∠8.2°0.33∠38.11°220kV線路供給的總的故障電流＃2變供給的單相故障電流4.73∠39.15° 12.25∠48.80°2.36∠40.5° 4.72∠25.1°16.036416.036454.039044.0400GJ-50端州0.490LGJ-95/55珠山0.483LGJ-95/55興瑤0.480GJ-50荷村0.4686-4500kV鋁鋼鋁鋼LGJX-150/35150/3530/2.501/2.50147.2634.3617.500.1962LGJ-150/35LXXGJ-70706/3.601/3.6060.0410.3410.800.4081LGJX-95/5595/5512/3.207/3.2096.5156.3016.000.2992LGJX-120/70120/7012/3.607/3.60122.1571.2518.000.2364標(biāo)稱截面標(biāo)稱截面〔mm2〕構(gòu)造尺寸根數(shù)/直徑〔mm〕截面〔mm2〕地線型號直徑直流電阻〔20°C/km〕架空地線與桿塔是絕緣的，在耐張塔和轉(zhuǎn)角塔架空地線通過桿塔接地。桿塔接地電阻：參照得到的桿塔地網(wǎng)接地電阻值數(shù)據(jù)，接地220kV桿塔和500kV桿塔接地電阻均取典型值20。導(dǎo)線布置方式：架空地線的分流狀況和發(fā)生故障的導(dǎo)線位置有關(guān)，距偏保守。絕緣子長度：取合成絕緣子的長度，500kV4.6m，220kV2.2m。導(dǎo)線弧垂選擇：500kV12m9.5m；220kV導(dǎo)線9.5m，220kV7m。進(jìn)站故障電流在出線地線的分流計(jì)算結(jié)果考慮架空地線與輸電線之間發(fā)生500kV和220kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障時，將有局部電流會沿架空地線“回流”至桿塔地網(wǎng)和對側(cè)站地網(wǎng)。利用CDEGS軟件的FCDIST模塊可計(jì)算母線單相接地故障時故障電流的分流狀況，計(jì)算時需輸入如6.3.1所述各參數(shù)。6-3500kV220kV500kV硯花甲、乙線〔左側(cè)〕500kV硯西甲、乙線〔右側(cè)〕桿塔接地網(wǎng)分流趨勢圖〔圖中原點(diǎn)“0”變電站母線，同塔雙回線路作一條進(jìn)展處理，下同?！瞐〕500kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障 〔b〕220kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障圖6-3 單相接地短路故障時沿500kV硯花線和500kV硯西線線路桿塔接地網(wǎng)分流趨勢圖變電站發(fā)生500kV和220kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障時，將有局部電OPGW500kV220kV出網(wǎng)分流有減小趨勢，并在對側(cè)站處增大。變電站500kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障時，架空地線分流系數(shù)〔?！碁?5.14%；220kV母線側(cè)發(fā)生單相接地短路故障時，架空地線分流系數(shù)〔?！碁?4.91%；綜合分析，當(dāng)500kV硯都變電站發(fā)生單相接地短路故障時，架空地線分流系數(shù)〔?！炒笾聻?5.0%的水平。計(jì)算結(jié)果如表6-5所示。表6-5500kV硯都變電站故障分流計(jì)算結(jié)果故故障障進(jìn)線供給的總故障電流架空地線分流〔kA〕電型流500kV線路220kV線路500kV線路220kV線路500kV母線單相接地故障40.10∠57.75°30.13∠54.90°35.67∠60.18° 4.73∠39.15° 21.82∠57.90° 8.42∠47.11°220kV母線單相接地故障16.94∠50.54°12.69∠48.86°4.714.71∠55.06° 12.25∠48.80°4.54∠43.62°8.18∠51.77°故障點(diǎn)電流故障位置〔kA故障點(diǎn)電流故障位置〔kA〕500kV開關(guān)區(qū)37.88∠58.98°主變回流〔kA〕2.37∠37.72°500kV線路分流〔kA〕22.02∠57.90°220kV線路分流〔kA〕8.52∠47.11°220kV開關(guān)區(qū)16.68∠42.27°2.44∠49.78°4.54∠43.62°8.18∠51.77°注：表中電流符號，負(fù)號表示從大地中流出，沒有符號表示流入大地。500kV硯都變電站數(shù)值計(jì)算中，考慮從220kV和500kV線路的架空地線的分流，500kV開關(guān)區(qū)單相接地故障時，故障點(diǎn)入地電流8.115∠74.30°kA，主變中性點(diǎn)入地電流2.372∠37.71°kA；220kV開關(guān)區(qū)單相接地故障時，故障點(diǎn)入地電流4.326∠22.59°kA，主變中性點(diǎn)入地電流2.445∠49.78°kA；主變區(qū)域500kV側(cè)單相接地短路電流10.119∠66.27°kA；主變區(qū)域220kV側(cè)單相接地短路電流6.591∠32.33°kA。變電站發(fā)生單相接地故障時地網(wǎng)導(dǎo)體電位上升〔GPR〕MALZ6.2500kV硯都變電站地網(wǎng)導(dǎo)體電位上升〔GPR。G H IL M K D E CA FB6-9計(jì)算用的500kV時變電站圍墻內(nèi)場區(qū)與一次設(shè)備和二次系統(tǒng)接地引下線直接相連的地中金屬導(dǎo)〔或二次回路〕的絕緣造成威逼，其中二次設(shè)備〔或二次回路〕的絕緣水平可參考DL/T621—1997《溝通電氣裝置的接地》和GB/T4703—2023《電容式電壓互感器》等，通常取2023V～3000V的范圍〔2023V，視具體狀況可以適當(dāng)放3000。6-10500kV開關(guān)區(qū)A參整個變電站圍墻內(nèi)場區(qū)主控樓區(qū)域故障數(shù)參整個變電站圍墻內(nèi)場區(qū)主控樓區(qū)域故障數(shù)地中導(dǎo)體電位上升最大值區(qū) 最小值〔V〕域最大值〔V〕消滅位置最大值〔V〕最小值〔V〕500kV開關(guān)區(qū)A點(diǎn)6396612162626201500kV開關(guān)區(qū)B點(diǎn)6387612362966204500kV開關(guān)區(qū)C點(diǎn)6377613162736216500kV開關(guān)區(qū)D點(diǎn)6370613662886229500kV開關(guān)區(qū)E點(diǎn)6372613562816190500kV開關(guān)區(qū)F點(diǎn)6377612262746178220kV開關(guān)區(qū)G點(diǎn)4305故障電流入411841944170220kV開關(guān)區(qū)H點(diǎn)4310地處411641824161220kV開關(guān)區(qū)I點(diǎn)4262401041394091220kV開關(guān)區(qū)J點(diǎn)4320411341994152220kV開關(guān)區(qū)K點(diǎn)4298411842224162220kV開關(guān)區(qū)L點(diǎn)4284412442104176#2主變場地高壓側(cè)M點(diǎn)6599633964766425#2主變場地中壓側(cè)N點(diǎn)4297412842174184引下線直接相連的地中金屬導(dǎo)體的穩(wěn)態(tài)工頻電位上升水平，無論是500kV區(qū)域、220kV電位上升。6-8500kV6個點(diǎn)和#2主變高壓側(cè)發(fā)生單相接地故障時，整個變電站圍墻內(nèi)場區(qū)地中金屬導(dǎo)體的電位上升最低超過6100V6600V，而二次設(shè)備集中的主控樓區(qū)域的地網(wǎng)導(dǎo)體電位上升6200V～6500V的水平；220kV6個點(diǎn)和#2主變中壓〔包括主控樓區(qū)域地網(wǎng)導(dǎo)體電位上升稍低，但也可以到達(dá)4000V～4300V回路的絕緣要求。地中導(dǎo)體的電位的提高大大超過二次設(shè)備或二次回路的絕緣要求500kV場地和主變高壓側(cè)發(fā)生接地短路故障為甚，將對其絕緣造成嚴(yán)峻威逼?？紤]到擴(kuò)建的#1主變投運(yùn)后，系統(tǒng)的單相短路電流水平還會增大，這種狀況將更嚴(yán)峻。變電站發(fā)生單相接地故障時跨步電壓和接觸電壓典型的接觸電勢和跨步電勢的三維圖MALZ6.2500kV硯都變電站地網(wǎng)場區(qū)和地網(wǎng)延長導(dǎo)體區(qū)域的接觸電壓和跨步電壓分布。F區(qū)A區(qū)E區(qū)D區(qū)B區(qū)C區(qū)F區(qū)A區(qū)E區(qū)D區(qū)B區(qū)C區(qū)G區(qū)A220kV設(shè)備場地靠圍墻區(qū)域〔含圍墻，觀看跨步電壓和接觸電壓B區(qū)：主變場地，觀看跨步電壓和接觸電壓C500kV設(shè)備場地靠圍墻區(qū)域〔含圍墻，觀看跨步電壓和接觸電壓D區(qū)：沿進(jìn)站道路敷設(shè)的兩根延長線，觀看跨步電壓E、FG區(qū)：變電站圍墻外主接地網(wǎng)邊緣延長接地線和向外斜井，觀看跨步電壓6-24500kV6-25～6-32500kVE點(diǎn)〔500kV5022開關(guān)〕〔其它位置發(fā)生單相接地故障時相應(yīng)位置的跨步電壓和接觸電壓三維圖相像。呈突變式分布，且跨步電壓水平比較高，需要重點(diǎn)考察?？绮诫妷航佑|電壓6-25500kV跨步電壓接觸電壓圖6-26 220kV設(shè)備場地靠圍墻區(qū)域〔含圍墻，A區(qū)〕跨步電壓和接觸電壓三維分布圖跨步電壓接觸電壓圖6-27 主變區(qū)域〔B區(qū)〕跨步電壓和接觸電壓三維分布圖跨步電壓接觸電壓圖6-28 220kV設(shè)備場地靠圍墻區(qū)域〔含圍墻，C區(qū)〕跨步電壓和接觸電壓三維分布圖圖6-29 沿進(jìn)站道路〔D區(qū)〕跨步電壓三維分布圖圖6-30 變電站圍墻外主接地網(wǎng)邊緣延長接地線和向外斜井〔E區(qū)〕跨步電壓三維分布圖圖6-31 變電站圍墻外主接地網(wǎng)邊緣延長接地線和向外斜井〔F區(qū)〕跨步電壓三維分布圖圖6-32 變電站圍墻外主接地網(wǎng)邊緣延長接地線和向外斜井〔G區(qū)〕跨步電壓三維分布圖接觸電勢和跨步電勢的允許值〔安全限值〕計(jì)算T 依據(jù)DL/T621-1997“溝通電氣裝置的接地”3.4條中規(guī)定，在110kV及以上有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時，變電所接地裝置的接觸電勢差U 和跨步電勢差UT UT

174+0.17ρt=St=

U=S

174+0.7ρtSt式中：s為人腳站立處外表的土壤電阻率，?m；t為接地短路電流的持續(xù)時間，s。對于硯都變電站，取表層土壤電阻率ρs＝100Ω·m〔參照本報(bào)告第七局部500kV硯都變電站站址土壤電阻率測試和土壤構(gòu)造分析的相關(guān)測試數(shù)據(jù)T 慮后備保護(hù)動作的系統(tǒng)單相接地短路〔故障〕電流持續(xù)時間t＝0.35s，計(jì)算得U＝322.84V，U＝412.43VT 發(fā)生單相接地故障時，跨步電壓分布的計(jì)算結(jié)果及分析6-33500kV開關(guān)區(qū)A6-9500kV參故障 數(shù)

包括延長接地體在內(nèi)的整個接地系統(tǒng)場地

變電站圍墻內(nèi)的設(shè)備場區(qū)區(qū) 最大值域 〔V〕

高水平跨步電壓消滅的位置

最大值〔V〕

高水平跨步電壓消滅的位置500kV開關(guān)區(qū)A點(diǎn) 79.1

進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和500kV場地圍墻外的地網(wǎng)延長線〔G區(qū)域〕

50.2500kV開關(guān)區(qū)B點(diǎn)500kV開關(guān)區(qū)C點(diǎn)墻外的地網(wǎng)延長線〔G區(qū)域500kV開關(guān)區(qū)E墻外的地網(wǎng)延長線〔G區(qū)域500kV開關(guān)區(qū)E點(diǎn)77.1區(qū)域和F區(qū)域〕51.5500kV開關(guān)區(qū)F點(diǎn)75.0進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和220kV場地圍墻外的地53.6網(wǎng)延長線〔F區(qū)域〕

79.676.675.4

500kV場地圍墻外的地網(wǎng)延長線〔G區(qū)域〕進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和500kV、220kV場地圍

55.152.553.8

發(fā)生工頻接地短5m范圍區(qū)域和主變220kV開關(guān)區(qū)G點(diǎn) 50.9

進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和500kV、220kV場地圍墻外的地網(wǎng)延長線〔G

32.3

發(fā)生工頻接地短5m范圍區(qū)域220kV開關(guān)區(qū)K點(diǎn)

52.7

進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和500kV、220kV場地圍

32.6

發(fā)生工頻接地短5m范圍區(qū)域和主變區(qū)域220kV220kV開關(guān)區(qū)H點(diǎn)51.2區(qū)域和F區(qū)域〕進(jìn)站道路〔D區(qū)域〕和36.3220kV開關(guān)區(qū)I點(diǎn)49.5220kV場地圍墻外的地網(wǎng)延長線〔G區(qū)域〕35.8220kV開關(guān)區(qū)J點(diǎn)51.433.8220kV開關(guān)區(qū)L點(diǎn) 53.5 30.8墻外的地網(wǎng)延長線〔G

5m范圍區(qū)域#2主變場地高壓側(cè)M點(diǎn)#2主變場地中壓側(cè)N點(diǎn)

81.352.7

區(qū)域和F區(qū)域〕

49.735.8

主變區(qū)域最高為81V，高水平跨步電壓主要消滅在沿進(jìn)站道路外引的地網(wǎng)延長接地體上〔或斜井〔尖端〕四周的位置，而變電站圍墻內(nèi)場區(qū)的跨步電壓最高可以到達(dá)54V，高水平跨步電壓主要消滅在發(fā)生工頻接地短路故障點(diǎn)四周5m范圍區(qū)域和主變區(qū)域。而220kV場地典型的6個點(diǎn)和#2主變中壓側(cè)發(fā)生單相接地故障所引起的跨步電壓54V。與其次局部表2-2的實(shí)測值比較，可以看出，仿真計(jì)算的場區(qū)跨步電壓水平與實(shí)測的場區(qū)跨步電壓水平相當(dāng)。500kV硯都變電站發(fā)生500kV及220kV單相接地故障時，故障導(dǎo)致的延長U〔412.43，主要緣由是，變電站出線避雷線對單相接地短路故障的分流S奉獻(xiàn)很大〔75的水平步電壓水平也不高。發(fā)生單相接地故障時，接觸電壓分布的計(jì)算結(jié)果及分析6-47500kV開關(guān)區(qū)A參變電站圍墻內(nèi)整個場區(qū)故障數(shù)區(qū)參變電站圍墻內(nèi)整個場區(qū)故障數(shù)區(qū)域最大值〔V〕較高典型值〔V〕高水平接觸電壓出現(xiàn)的位置變電站圍墻內(nèi)整個場區(qū)內(nèi)接觸電〔V〕發(fā)生工頻接地短路5m范圍圍墻的局部地網(wǎng)邊37.220.821.5500kV開關(guān)區(qū)A點(diǎn)183.485.637.3500kV開關(guān)區(qū)B點(diǎn)202.285.036.2500kV開關(guān)區(qū)C點(diǎn)197.284.435.8500kV開關(guān)區(qū)D點(diǎn)195.683.836.4500kV開關(guān)區(qū)E點(diǎn)196.683.837.8500kV開關(guān)區(qū)F點(diǎn)194.284.6220kV開關(guān)區(qū)G點(diǎn)128.265.8220kV開關(guān)區(qū)H點(diǎn)115.266.6220kV開關(guān)區(qū)I點(diǎn)113.7緣地帶65.5 22.3220kV開