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高土壤电阻率地区变电站接地网长效降阻的实现
更新时间:2019-08-02 发布:www.1024sj.com

摘 要:广州番禺110kV祈福变电站所处地域的土壤电阻率较高,地网电阻值高达1.3Ω。为使地网电阻到达国家尺度,在国内采用了进步前辈的接地系统辅助设计工具——CDEGS软件包对祈福变电站接地系统进行了可行性设计论证,并予以实施。终使地网电阻降到了0.2Ω以下,确保了装备的平安运行。在此根蒂根基上,更纵深斟酌了若何使在高土壤电阻地域的变电站设计和改造工作加倍科学合理,为从此在探讨相关工作时提供一套较完整的可行性系统解决方案。
  关头词:高电阻率;接地网;长效降阻;设计论证;解决方案;改造
Realizationoflongactingresistancereductionforgrounding
systeminsubstationwithhighsoilresistivity

MAIJieheng

(GuangzhouPanyuPowerSupplyBranch,GPG,Guangzhou511400,China)


  Abstract:Duetothehighsoilresistivityin110kVQifuSubstationareaofGuangzhou,thegroundingsystemresistanceisashighas1.3Ω.Inordertomeetthenationalresistancestandard,aninternationallyadvancedaideddesigntoolforgroundingsystems,CDEGSsoftwarepackage,wasemployedforthefirsttimeinChinatodemonstratethefeasibilityofQifuSubstationgroundingsystem.Anappropriatesolutionisimplementedtoreducetheresistancetobelow0.2Ω,ensuringthesafeoperationoftheequipment.Onthisbasis,anindepthdiscussionismadeonhowtofurtherrationalizethedesignandmodificationofsubstationsinareaswithhighsoilresistivity,thusprovidingarelativelycompleteandfeasiblesolutionforsuchsystems.
  Keywords:
highresistivity;groundnetwork;longactingresistancereduction;designanddemonstration;solution;modification



  广州番禺110kV祈福变电站于2000年建成运行,位于高土壤电阻率的丘陵地域,是典型的郊区户外敞开式变电站,地网电阻值高达1.3Ω,严重威胁着装备平安运行。是以,必进行工程改造。若何接纳有用措施,使高土壤电阻率地域地网的接地电阻合适国家尺度的规定,是摆在我们眼前的重要课题。我们在参照以往工程设计、研究功效和经验的根蒂根基上,深进领会了现今接地系统设计的新进展,综合斟酌了现场的地舆情况特点,采用现今世界上早进的辅助设计工具进行了工程分析设计及对方案的充实论证,提供一套较完整的系统解决方案,付诸工程实践,到达了下降地网接地电阻的目的。

1接地系统辅助设计软件包的简介
  我们与国内某年夜学机电系合作,在国内采用了进步前辈的接地系统辅助设计工具——CDEGS,对丈数据进行处置,对各类方案进行校核。
  CDEGS是加拿年夜SES公司(SafeEngineeringServices&TechnologiesLtd)推出的集成工程软件包。CDEGS(currentdistribution,electromagneticinterference,groundingandsoilstructureanalysis)是切确接地系统设计分析、电磁干扰分析、交流旌旗灯号干扰抑制研究等一系列功能模块的纠合。CDEGS的焦点主要是计较在稳态、故障、雷击和暂态条件下,由地上或地下导体所组成的肆意外形网络周围的电磁场散布与导体及地表电位分。该软件包的整体设计师(亦是SES公司的开创人)FDawalibi是今朝上知名的接地系统设计分析、电磁干扰研究领域的权威。

2土壤真实电参数的获取
2.1
现场丈分歧丈间距下的土壤视在电阻率
  为了获得该地域的土壤分层情况,我们划分于2002年7月、10月到该变电站站址进行了现场丈。我们所采用的是年夜家所熟知的Wenner方式。丈接线图如图1所示。

  由于土壤分层的存在,致使以上丈获得的土壤电阻率并非某一层的真实电阻率,而是综合各类情况时的视在电阻率。丈时,经由过程改变极间距a,可以获得响应电流电压法的电压Ua与电流Ia数值,并凭据丈成效,哄骗以下公式计较获得响应的视在电阻率:
  
式中:ρa——视在电阻率;
   a——丈间距;
   Ua——电压数值;
   Ia——电流数值。
  计较可得视在电阻率ρa(电流电压法)。两次丈的标的目的分歧,季节也分歧。成效划分见表1,表2所示。
  由表1和表2我们可以看出,两次丈的成效有比力年夜的差异。一是由于丈标的目的分歧,次引线安插在水塘边,第二次在山上,这样底层电阻率差异比力年夜;二是由于次在夏日丈,第二次在冬季丈。是以两次表层电阻率也有比力年夜差异。


2.2土壤地分层结构的分析
  凭据以上视在电阻率随丈极间距变化的关系,我们哄骗建立在电磁场散流理论根蒂根基1上的土壤参数计较法式RESAP[2对以上数据进行了分析、计较。当用户输进由Wenner,Schumberger或肆意电极安插方式测得的土壤视在电阻或电阻率后,RESAP法式就可给出与丈成效很是接近的土壤分层结构。可是这类计较需要比力深的理论根蒂根基和较多的现实设计经验,由于这一法式需要人工干涉干与才能够获得满意的成效。
表3是由RESAP法式获得的土壤真实电阻率分层情况。

  表3计较成效可以看出:表层土壤电阻率比力年夜,中心层土壤电阻率相对较小(这是由于地下水而至),而深层土壤电阻率相对较年夜(地下岩层起作用)。是以,我们不难发现,若是只是采用水平地网,短路电流的流散存在较年夜的电阻率层阻挡,适当深度的垂直极会对于下降接地电阻有较好效果。

3接地系统降阻的可行性论证
  针对施工现场具体的地形、地条件,我们选择了几种基本可行的设计方案,划分进行分析计较。分析计较的主要辅助工具是CDEGS软件包中的MALT模块,它被普遍运用于电力系统接地网络分析和非屏障金属导体与管道的散流特征的研究。
  MALT可以凭据电力系统发、变电站,输电线路杆塔四周的土壤特征,建立起平均的或水平、垂直、半球形的多层土壤结构模子。并以此模子为依据,分析计较出接地电阻、地电位升、接地系统土壤中肆意点的电位和接触及跨步电压,和临近与主网不毗连导体的感应电势散布。
  MALT的计较是建立在以下假设根蒂根基上的,即:所有的导体长短屏障的,相互毗连的导体在工频范围内是等电位的。显然,这一假设在我们这里是知足的,由计较成效也能够看出这一点。
  凭据湖南省电力勘测设计院提供的进地短路电流值约为16000A。
3.1原有地网方案论证
  原地网水平占地面积约为90m×130m,按水平地网常规设计对接地电阻进计较,有关参数为:
  水平接地体间距约为6m;水平接地体采用50mm×5mm镀锌扁钢;水平接地体埋设深度为0.8m;地网安插为常规水平网格安插。
  经计较(由CDEGS软件包计较论证),接地电阻为1.49Ω。由软件模拟计较的成效比际丈的成效1.25Ω要年夜,主要是由于我们在计较土壤电阻率时的取值是由丈点处电阻率平均计较而至。
  这一电阻率值远不能到达规程中0.5Ω的要求。是以,必需斟酌其它设计方案进行降。若是仅仅采用增年夜接地网面积的设计方案,要想下降到规程要求的范围,几近是不成能的。是以我们斟酌向纵深成长的策略。
3.2在站址西侧加垂直极方案论证(无爆破)
  在不改变现有变电站设计面积的情况下,斟酌用加设垂直接地极的措施来下降接地电阻,方案以下:
  水平接地体间距约为8m;水平接地体采用50mm×5mm镀锌扁钢;水平接地体埋设深度为0.8m;垂直接地极采用的镀锌钢管外径为110mm,深60m,共8根。
  计较成效为0.92Ω(由CDEGS软件包计较论证)。
3.3垂直接地极爆破、压灌低电阻率材料相连系的方案论证
  凭据以上计较的成效,我们还得斟酌用其它方式来下降接地电阻。我们采用今朝比力成熟、有用的方式:钻探深井爆破,加压灌注低电阻率材料3。这样做可以使低电阻率材料慎密包覆接地体并向四周扩散,从而将电流引进较深的地层散流,同时下降接地体与土壤的接触电阻。反映在理论分析上,则可以用其对于垂直接地极的等效直径3的影响来等效,从而起到较好的降阻效果4。方案以下:
  水平接地体间距约为8m;水平接地体采用50mm×5mm镀锌扁钢;水平接地体埋设深度为0.8m;垂直接地极采用镀锌等边角钢50mm×50mm,深50m,共13根(具体垂直极的位置在地网边缘,基本等距离安插,并在其中某一侧外延增加4根,以凭据现场情况作调整)
  计较成效为0.48Ω(由CDEGS软件包计较论证)。
3.4设计论证及风险控制
  我们曾于2000年8月22日约请广东某工程勘测设计院对祈福110kV变电站地网进行过常规深井接地改造处置,在变电站四周布设8个导电孔,钻孔直径为110mm,深度60m,但并没有把电阻降下来。连系以往经验与本站址的具体地、地形条件,对以上几种方案作技术经济对比分析,我们认为对于解决此地高电阻率情况下的接地问题,可采用连系深井爆破、压灌低电阻率材料综合解决方案。但因其理论计较成效接近0.5Ω的临界值,为了下降工建设的风险,我们保留了在站外采用深井接地和新建小水平接地网与原站内接地网联接置换双保险的做法。本工程我们还获得了施工单元20年的保许诺,从经济与技术两方面综合考虑,本方案是可行的。

4接地系统降阻工程的实施
4.1
工程概况及施工要点
  在站内拔取13个钻孔点,钻孔直径为110mm,深度年夜于50m,采用2台XY-1型工程钻机施工导孔,用泥浆泵灌注降阻混凝土,并设地沟将变电站与导电孔相连,以到达提高地网导电性能的目的。降阻原材料选用了国内成熟的某品牌降阻剂。高土壤电阻率接地技术为国家利技术(利号00253193.3),深井施工全进程由施工单元自检,我方介入了施工的中验收。
4.2施工工艺流程
  测放孔位—钻机就位—钻至设计深度、洗孔—放置镀锌角钢—深层爆破—拌制降阻混凝土孔底注浆—开挖地沟整平—展设镀锌扁钢、浇注低电阻率材料—混凝土养护、回填土—移机至下孔位。
4.3施工情况
  工程组织了两台XY-1型工程钻机进场施工(见图2)。由于施工进程中钻进至基岩时,遇到坚硬的微风化石英岩,钻进有一定坚苦。深层爆破在地表50m以下,不影响装备平安运行。

4.4检验
  全数施工使命于2002年5月26日组织完工验收。工程验收按接地丈导则国家尺度验收,即电流极1000m,电压极618m,电流极与电压极夹角为180°或90°。经双方技术人员终测试地网接地电阻为0.2Ω以下,实现了降阻目的。

5竣事语
  a)110kV祈福变电站地网降阻到达了国家尺度,完全知足了运行单元要求,在雷雨季节前消除平安隐患。110kV祈福变电站地网降阻工作自投运2年多来一直在不停的索求中,其中也走了很多的弯路,所幸的是我们的起劲终究获得了回报,为从此地网隐蔽工程的处理堆集了丰硕的经验。
  b)吸收了110kV祈福变电站地网早期建设的教训,凡从此在新建电力工程的地网施工中要做好地原始土壤电阻率的数据收集工作。对高土壤电阻率地域的电力建设地网类隐蔽工程建设可斟酌引进公然招投标的方式以引进高技术队伍来保证接地工程的靠得住。
  c)110kV祈福变电站地网降阻的解决法子可适用于电力工程之外的建设需要,在到达降阻效果以后的1~2年内要继续增强地网监测的跟踪工作,以防阻值泛起反弹现象。

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