變電站接地網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)22406
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隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加,流經(jīng)地網(wǎng)的入地短路電流也愈來愈大,因此要確保人身和設(shè)備的安全,維護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,不僅要強(qiáng)調(diào)降低接地電阻,還要考慮地網(wǎng)上表面的電位分布。在以往接地設(shè)計(jì)中,接地網(wǎng)的均壓導(dǎo)體都按 3 m,5 m,7 m,10 m等間距布置,由于端安全生產(chǎn)部和鄰近效應(yīng),地網(wǎng)的邊角處泄漏電流遠(yuǎn)大于中心處,使地電位分布很不均勻,邊角網(wǎng)孔電勢大大高于中心網(wǎng)孔電勢,而且這種差值隨地網(wǎng)面積和網(wǎng)孔數(shù)的增加而加大。本文結(jié)合在建工程 220 kV 新塘變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì),闡釋了接地網(wǎng)不等間距布置的方法及其合理性。
1 接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性
1.1 改善導(dǎo)體的泄漏電流密度分布
面積為190 m×170 m的新塘變電站接地網(wǎng),在導(dǎo)體根數(shù)相同的情況下,分別按10 m 等間距布置和平均10 m不等間距布置。沿平行導(dǎo)體①、②、③、④、⑤的泄漏電流密度分布曲線。從此可見,不等間距布置的接地網(wǎng),邊上導(dǎo)體①的泄漏電流密度較等間距布置的接地網(wǎng)平均低15%左右;對于導(dǎo)體②的泄漏電流密度,這兩種布置的接地網(wǎng)幾乎相等(僅相差0.3%);對于中部導(dǎo)體③、④、⑤,不等間距布置的接地網(wǎng)的泄漏電流較等間距布置的接地網(wǎng)分別提高了9%,14%和15%。由此可見,不等間距布置能增大中部導(dǎo)體的泄漏電流密度分布,相應(yīng)降低了邊緣導(dǎo)體的泄漏電流密度,使得中部導(dǎo)體能得到更充分的利用。
1.2 均勻土壤表面的電位分布
不等間距布置的接地網(wǎng)能較大地改善表面電位分布,其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對差值不超過0.7%,使各網(wǎng)孔電位大致相等,而等間距地網(wǎng),其最大與最小網(wǎng)孔電位的相對差值在12.2%以上。同時(shí)不等間距地網(wǎng)的最大接觸電勢較等間距地網(wǎng)的最大接觸電勢降低了60.1%,極大地提高了接地網(wǎng)的安全水平。
地網(wǎng)面積為190 m×170 m;
長方向?qū)w根數(shù)n1=18,寬方向?qū)w根數(shù)n2=20。
1.3 節(jié)省安全生產(chǎn)大量鋼材和施工費(fèi)用
如果按 10 m等間距布置的新塘變電站接地網(wǎng),最大接觸電勢在邊角網(wǎng)孔,其值為0.799 kV,但采用不等間距布置時(shí),保持最大接觸電勢與該值接近,這時(shí)可節(jié)省鋼材31.2%。
2 接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法
在設(shè)計(jì)時(shí)采用嘗試的方法來確定均壓導(dǎo)體的總根數(shù)和總長度,即先對地網(wǎng)長和寬方向的導(dǎo)體根數(shù)n1和n2進(jìn)行試算,對于大地網(wǎng)一般可采用均壓導(dǎo)體間距為10 m左右試算,若接觸電勢滿足要求,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再考慮增減導(dǎo)體的根數(shù)。當(dāng)確定了n1和n2后,則地網(wǎng)長寬方向的分段數(shù)就確定了:長方向上導(dǎo)體分段為k1=n2-1,寬方向上的導(dǎo)體分段為 k2=n1-1,然后按下式得出各分段導(dǎo)體的長度。
Lik=L.Sik,
式中
L——地網(wǎng)邊長(長方向L=L1,寬方向L=L2),m;
Lik——第 i 段導(dǎo)體長度,m;
Sik——Lik占邊長L的百分?jǐn)?shù)。
Sik與i的關(guān)系似一負(fù)指數(shù)曲線
即Sik=b1×e-b2i安全生產(chǎn)+b3,
式中,b1,b2,b3均為常數(shù),其確定方法如下:
當(dāng)7≤k≤14時(shí),當(dāng)k>14時(shí),
對于任意矩形地網(wǎng),只要長、寬方向?qū)w的布置根數(shù)一經(jīng)確定,就可根據(jù)長、寬方向?qū)w的不同分段 k,分別按上述推得的公式布置導(dǎo)體的間距。
3 結(jié)論
a)采用不等間距布置優(yōu)化設(shè)計(jì)接地網(wǎng),能夠使地網(wǎng)各網(wǎng)孔電位趨于一致,從而提高了變電站的安全水平。
b)在同樣安全水平下,優(yōu)化設(shè)計(jì)的接地網(wǎng)較常規(guī)布置的接地網(wǎng),一般能節(jié)省鋼材量達(dá)38%以上,同時(shí)也減少了相應(yīng)的接地工程投資,在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上較為合理。
c)從邊緣到中心均壓導(dǎo)體間距采用按負(fù)指數(shù)規(guī)律增加的新方法來布置接地網(wǎng),其指數(shù)公式的系數(shù)b只與某平行導(dǎo)體根數(shù)(或平行導(dǎo)體分段數(shù)k)有關(guān)。
艾瑞
雅瑞