复杂地理条件下变电站接地方式

2018-05-08 13:20赵晓艳翟吴刘攀
电子技术与软件工程 2018年22期
关键词:变电站

赵晓艳 翟吴 刘攀

摘要 由于变电站的变换电压往往都是上千伏的高压或者超高压,需要从低电压转换为高电压才能从输电线路运输并快速供电,针对电力系统变电站的可靠运行,尤其是复杂地理条件下变电站的接地方式问题,整个性能的优劣将受到接地方式的性能特点直接影响。研究以金山热电厂升压站为主要研究对象,对升压站进行了详细的观察和记录,主要研究了升压站在严寒干燥情况下接地的选择方式,对变电站复杂地理条件下接地方式的研究有了深刻的认识,准确得出变电站各种地理条件下如何选择接地方式,具有很好的经济性和可靠性。

【关键词】变电站 接地方式 复杂地理

发电厂、变电站的接地系统具有着十分重要的地位,接地系统维护着整个电力系统的安全,同时也是维护工作人员安全,保证各个设备工作的重要手段。当接地电阻值高出安全范围时,电力系统一旦短路,就会导致地网电位值增大。这一情形不仅会给运行人员的人身安全造成威胁,对机器设备也有一定的影响,甚至会因反击或电缆皮环流的状况,使二次设备的绝缘造成严重的破坏,从而使高压传入到控制室内,直接造成监测或控制设备发生误动或拒动的情况,情况严重的话甚至会破坏监测设备,从而带来巨大的经济损失和社会影响。

1 工程实际中的常用接地方式

变电站存在很多种的接地方式,其中有一种方式比较普及,使用率很高,就是采用水平敷设的人工接地体,并且能在这一基础上直接有效地和垂直人工接地体一并运行,功能非常强大的一种复合均压网。如今使用比较多的接地网一般使用的布置方法是均压带等间距,均压带不等间距也有一定的应用,然而想要使结果具有更加优良的效果,同时较大程度的减小电势与最大跨步电压的大小,在现实中,这样的方法还没有普及。从理论的角度进行分析,经过计算我们可以得出其最佳埋深范围和较佳埋深范围分别是h=(0.25-0.5)m和h=(0.15-0.77)m,此外,在工程上,埋深范围主要为0.6m-0.8m。人工接地网的外缘闭合。把外缘的各个角弄成圆弧的形状,保证半径比均压带间距值的二分之一大。能够很明显地降低连接地面的网外直角处的跨步的电势程度,假如有跨步电位差远远大于既定值的情况出现,能够利用建设一个帽檐式均压带的方法维持正常工作,一般情況下这种方法是有效的。同理,使用砾石以及沥青材质的地面同样使用比较广泛。

此外,在35kV及以上变电站的接触地面的网边缘处的走道处,因为这一块地方经常有人在这里走来走去,所以需要铺设砾石、沥青路面,为了保障其能够使用较长一段时间,如果不能采用上述的方法,在地下安装两条和接地网连接的均压带同样可以采用,也是有着很好的效果。

如果接地的装置内的接地电流的最大值出现特别大甚至爆表的程度时,不管变电站的规模以及形式如何,普通单根接地电极都是一种不能采取的方式,这种方法无法达到需要的载流量。接地网可以把若干单根接地电极相互之间进行连接。如果将其埋藏并设置在导电率状况非常好的土壤中,就可以简单而又直接地做成一个功能非常良好的接地装置。

2 复杂地理条件下影响接地电阻分析

接地网接地电阻可以被很多种因素影响,比如土壤水分、接地体埋设在土壤几米深的地方等等,还有许多其他因素。

不同季节的电阻率是不同的,季节因素会使电阻率发生变化是因为电阻率的大小会随着降水和冰冻发生变化。此外,如果正处于夏天,气候比较干旱,那么土壤电阻率有可能会变大。

如果土壤本来是均匀的地质结构,但是有一定的几率土壤结构发生改变,其将会成为不均匀结构。通过对测量得到的数据进行分析,例如青海的冻土地区,冻土与非冻土电阻率相差较大。可在500-1500Qm的范围之内。而在我国东北地区,其情形更加典型。在这里,冬天土壤的冻层更是非常之厚。从土壤试样的探测数据中,我们可以看出来,含水量对电阻率的影响非常大,程度非常深。此外,土壤结构的改变在很大程度上也会改变接地系统的电气参数,甚至直接影响地网的安全性能。

防雷工程十分注重接地,有些技术想要实现的是将雷电导入大地。增加垂直接地极方法的使用范围也比较广,主要运用在土壤电阻率比较高的地区,主要是山区。对接地网起辅助作用的接地电极长度很大,通常情况下在两三米左右。

这种短的垂直接地极的作用是非常有限的,实际上很少有明显的效果,一些安装在边缘地带的接地电极具有减小的屏蔽效应,进而只能在一定程度上对地网进行散流。因此可以进一步降低边缘地带的接触电压。如果想要用多跟比较短的接地电极对地网进行散流,技术支持还无法满足要求,同时需要较高的成本,完成起来比较困难。在土壤地质不均匀的时候,假如下层土壤电阻率比上层大很多的情况下,垂直接地极只能发挥很小的作用。反之,垂直接地极作用会更加明显。

不同的季节条件下电阻率也是不同的,比如比较寒冷的地方冬天土壤是冰冻的,随着温度的降低接地网散流特性会发生改变。此时,假如说接地网埋在比较深层次的地方,这种接地方式一般是没有效果的。但是如果接地网敷设在冻土层时,会在很大程度上阻遏电流的流散程度,会对接地电阻造成影响。

3 电厂升压站接地方式案例

位于呼和浩特市的金山热电厂(如图l所示变电站)是典型的北方气候,严寒而又干燥,该地区常年气候处于干旱状态,对于升压站的接地来说,首先就要考虑土壤对其的影响,如何保证土壤降阻率符合要求便成为了该电厂接地的首要考虑因素。一旦到了冬季,该地区又属于多风极寒的地带,如何保证低温情况下的正常变电,又成为了该地区的主要难题。

对于类似金山热电厂这种比较特殊的接地电网来说,有很多特点和优势,比如说设计对系统能不能正常工作是十分重要的。想要保障质量和安全,就需要对主接线存在问题进行排查,分析和排查在运行状态时有可能出现的各种危机的类型和种类。还需要将其他的自动装置再次进行设计,确保结果的可靠性。还需要选择与整个系统契合度较高的电气设备,提前规划好解决可能存在的问题的策略和具体措施,从而能确切地保证额定值,面对设备出现短路这一故障情况,电网运行依旧可以正常运转,从而选择最为合理的安装方式。

对于金山热电升压站而言,要想能够最大幅度地保证其接地设计的合理性与科学性,首要任务就是保证安全性,防止各种运行事故。接地建设是一项难度非常大的电网设计内容,特别是在对接地体进行敷设的时候,有一系列的操作步骤,首先,需要明确敷设区域,其次,需要选择合适的接电线,这是主要用来保障接电线的安全和质量。之后,就要对不同的接地体进行区别划分,在敷设接地体的时候,不能直接深埋,首先把底部变成尖端,继而将其深深的埋在土壤中,使其具有可靠性。

升压站的接地网络对发电机来说是一项至关重要的部分,如同人体的躯干一样,它能够强有力地保障电力安全和经济正常运行。在这些电气设备发生问题或有不安全因素产生时,可以在较短的时间内直接将故障电流排泄掉,在这一操作的同时也可以直接将升压站的地电位升降低,经过这一系列的操作,充分使工作人员在维持机器正常工作的同时处于安全状态。

4 结论

本文通过对电力系统复合地网相结合具体问题具体分析,分析一些复杂地质条件下降低地网接地电阻的策略。具体的操作方法如下,第一步是先要了解土壤的结构,分析掌握变电站的地理环境和具体的工程实况并对这些信息进行收集并加以利用,选择最优的系统方案,在进行了这一系列的操作之后从而实现降低接地电阻的这一最终能够目的,并能够在工程中取得到了良好的实际效果。

参考文献

[1]何发达.220kV输电线路综合防雷技术与接地电阻设计[A].低碳技术,2017 (05).

[2]刘凯.试析变电站电气一次主接地网的设计[D].中国新技术新产品,2017 (11).

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