大型發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估(1)

1、.大型發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估目 錄一 概 述1.1 接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估目的1.2 變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估的具體內(nèi)容1.2.1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(cè)1.2.2 設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接情況及接地網(wǎng)完整性測(cè)試1.23 接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷1.2.4 變電站站址土壤電阻率測(cè)試和土壤結(jié)構(gòu)分析1.2.5 變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估1.3 需要提供的系統(tǒng)參數(shù)二 接地網(wǎng)特性參數(shù)測(cè)量2.1試驗(yàn)方法2.1.1 接地電阻測(cè)試2.1.2 變電站進(jìn)線避雷線（包括OPGW光纖地線）對(duì)測(cè)試電流分流測(cè)量2.1.3 站內(nèi)接觸電壓的測(cè)量2.1.4 跨步電壓的測(cè)量三 設(shè)備接地

2、引下線與主接地網(wǎng)連接情況測(cè)試四 接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷4.1 地網(wǎng)開挖目的4.2地網(wǎng)檢查步驟及試驗(yàn)方法4.2.1 開挖檢查4.2.2 開挖要求4.2.3 檢查項(xiàng)目4.2.4 取樣辦法4.2.5 檢查方法4.3 地網(wǎng)腐蝕情況判定標(biāo)準(zhǔn)五 站址土壤電阻率測(cè)試和土壤結(jié)構(gòu)分析5.1 試驗(yàn)?zāi)康?.2 測(cè)量原理和方法5.3 測(cè)量結(jié)果和結(jié)論六 基于CDEGS軟件的變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估6.1 前言6.1.1 CDEGS軟件的簡(jiǎn)介6.1.2 CDEGS軟件在變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估中的應(yīng)用6.2 接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算與測(cè)量結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)證6.2.1 接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算6.2.2 仿真計(jì)算與測(cè)量

3、結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)證6.3 單相接地短路電流計(jì)算6.3.1 調(diào)度短路電流計(jì)算結(jié)果6.3.2 進(jìn)站故障電流在出線地線的分流計(jì)算結(jié)果6.3.3 變電站母線單相接地故障時(shí)站內(nèi)入地電流選取6.4 變電站發(fā)生單相接地故障時(shí)地網(wǎng)導(dǎo)體電位升高（GPR）6.5 變電站發(fā)生單相接地故障時(shí)跨步電壓和接觸電壓6.5.1 典型的接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)的三維圖6.5.2 接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)的允許值計(jì)算6.5.3 發(fā)生單相接地故障時(shí)，跨步電壓分布的計(jì)算結(jié)果及分析6.5.4 發(fā)生單相接地故障時(shí)，接觸電壓分布的計(jì)算結(jié)果及分析七 地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估結(jié)論7.1 土壤結(jié)構(gòu)7.2 接地阻抗7.3 單相接地故障電流及其分布7.4 地表電位分布7.5

4、跨步電壓、接觸電壓7.6 電氣設(shè)備接地引下線與主地網(wǎng)連接情況7.7 地網(wǎng)腐蝕情況7.8 接地網(wǎng)狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)一 概 述1.1 接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估目的大型電廠和變電站的接地網(wǎng)是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、保障運(yùn)行人員安全的重要措施之一。它為大型電廠和變電站內(nèi)各種電氣設(shè)備提供公共參考地、系統(tǒng)接地故障時(shí)快速泄放故障電流以及改善變電站地電位分布。隨著電網(wǎng)的進(jìn)一步建設(shè)和改造，接地網(wǎng)的安全問題越來越突出，開展變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估的必要性隨之而來。大型電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估工作主要是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論計(jì)算，準(zhǔn)確給出接地網(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、地網(wǎng)完整性、地網(wǎng)金屬導(dǎo)體腐蝕情況

5、等現(xiàn)時(shí)狀態(tài)，通過以上實(shí)測(cè)和計(jì)算相結(jié)合的方法分析接地網(wǎng)的安全性。表征變電站接地網(wǎng)狀態(tài)的主要參數(shù)包括接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、地網(wǎng)電位分布及地網(wǎng)的完整性等，對(duì)變電站接地系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估主要是對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和分析，然而以上參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題，受到多方面因素的影響，它不僅與接地體本身的大小、形狀有關(guān)，還受到周圍土壤中的金屬物質(zhì)、土壤電阻率均勻性的影響。由于對(duì)整個(gè)變電站接地網(wǎng)評(píng)估時(shí)單純使用測(cè)量的方法工作量太大，不可能將站內(nèi)所有位置的參數(shù)都測(cè)出來，因此采用主要借助于加拿大SES公司的CDEGS軟件（電流分布、電磁干擾、接地和土壤結(jié)構(gòu)分析）的數(shù)值分析方法以有效地彌補(bǔ)測(cè)量存在的缺陷和

6、不足，該軟件是目前世界上電磁干擾分析、接地系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)領(lǐng)域通用性最強(qiáng)，功能最強(qiáng)大的軟件包，在國(guó)內(nèi)外的多年應(yīng)用實(shí)踐證明，該軟件已經(jīng)成為接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估、設(shè)計(jì)和降阻改造的科學(xué)可靠工具。在運(yùn)用測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證采用基于CDEGS軟件的數(shù)值分析方法的可信性后，結(jié)合接地網(wǎng)安全性限值的分析，可以通過數(shù)值方法完成變電站接地網(wǎng)的全面狀態(tài)評(píng)估。1.2 變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估的具體內(nèi)容1.2.1 大型電廠和變電站接地網(wǎng)特性參數(shù)（接地阻抗、地線分流、跨步電壓和接觸電壓）的實(shí)測(cè)結(jié)合變電站竣工設(shè)計(jì)圖紙和后期改造記錄確認(rèn)變電站地網(wǎng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，采用類工頻測(cè)試方法（接近50Hz的類工頻），通過對(duì)出線避雷線（包括OPGW光纖地線）、出線

7、電纜外皮和接地的主變中性點(diǎn)分流測(cè)量并進(jìn)行處理，測(cè)量出帶出線避雷線（包括OPGW光纖地線）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）。1.2.1.1 地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試根據(jù)DL/T 4752006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則和GB/T17949.12000接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則的要求，采用類工頻（接近50Hz的類工頻）小電流法測(cè)量變電站接地阻抗。1.2.1.2 出線地線分流測(cè)量向地網(wǎng)注入類工頻電流，測(cè)量出線地線（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)流出的電流值，同時(shí)記錄注入電流和各分流電流的波形，計(jì)算與注入電流的相角差

8、，便于更準(zhǔn)確地確定分流系數(shù)。1.2.1.3 地網(wǎng)跨步電壓、接觸電壓實(shí)測(cè)依據(jù)DL/T 4752006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則、GB/T17949.12000接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則測(cè)量變電站有代表性點(diǎn)的跨步電壓US和接觸電壓UT。依據(jù)DL/T 6211997交流電氣裝置的接地、GB 501502006電氣設(shè)備安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，參照IEEE std2000交流變電站接地安全性導(dǎo)則確定變電站跨步電壓US和接觸電壓UT的限值。判斷實(shí)測(cè)的跨步電壓US和接觸電壓UT是否超過變電站跨步電壓US和接觸電壓UT的限值。1.2.2 設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接情況及接地網(wǎng)完整

9、性測(cè)試按照DL/T 4752006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則和Q/CSG 1 0007-2004電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的有關(guān)要求進(jìn)行，判斷設(shè)備接地引下線與主接地網(wǎng)連接情況及接地網(wǎng)完整性是否良好。1.2.3 接地網(wǎng)開挖檢查和接地導(dǎo)體腐蝕性診斷接地網(wǎng)導(dǎo)體及接地引線的腐蝕、甚至斷裂，將使接地網(wǎng)的電氣連接性能變壞、接地電阻增高。若遇接地短路故障，將造成接地網(wǎng)本身局部電位差和接地網(wǎng)電位異常增加，除給運(yùn)行人員帶來威脅外，還可能因反擊或電纜外皮環(huán)流使得二次設(shè)備的絕緣遭到破壞，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致監(jiān)測(cè)或控制設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)而擴(kuò)大事故。接地系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估的其中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是診斷接地網(wǎng)的腐蝕狀況，判斷接地系統(tǒng)是否滿足安

10、全運(yùn)行要求，是否需要改造。接地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕情況診斷可通過以下幾個(gè)途徑：（1）導(dǎo)通性測(cè)試。在電氣完成性測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)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(chǎng)區(qū)地表電位梯度測(cè)試。發(fā)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)地表電位梯度曲線有突變點(diǎn)，或局部波動(dòng)較大，則可能存在接地系統(tǒng)狀況可能不良或存在缺陷，需要開挖確認(rèn)。（3）按運(yùn)行年限有針對(duì)性地開挖檢查。對(duì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定年限（如10年及以上）的變電站接地網(wǎng)，建議選擇關(guān)注的點(diǎn)開挖。（4）利用發(fā)變電站接地系統(tǒng)腐蝕診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)是指在在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，確定變電站接地網(wǎng)的故障（包括斷點(diǎn)及腐蝕）位置的準(zhǔn)確、可靠和簡(jiǎn)單的診斷方法，即通過地網(wǎng)各引線間電氣參數(shù)的測(cè)量值來確定地

11、網(wǎng)的斷點(diǎn)及腐蝕情況。該方法應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的有重慶大學(xué)的接地網(wǎng)腐蝕診斷軟件和清華大學(xué)的IntelliEDS，由腐蝕普查系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)和分析軟件組成，適用于變電站地網(wǎng)設(shè)計(jì)和施工圖紙完整的變電站。根據(jù)技術(shù)成熟程度和國(guó)內(nèi)兄弟省份的經(jīng)驗(yàn)，選擇開挖檢查結(jié)合地中導(dǎo)體腐蝕程度量化分析和土壤分析的方法進(jìn)行接地導(dǎo)體腐蝕性診斷。1.2.4 大型電廠和變電站站址土壤電阻率測(cè)試和土壤結(jié)構(gòu)分析大型電廠和變電站接地網(wǎng)的準(zhǔn)確評(píng)估的基礎(chǔ)是接地阻抗、土壤電阻率的測(cè)量及土壤電阻率的分層分析和計(jì)算。為了能更好地對(duì)變電站接地網(wǎng)進(jìn)行分析計(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)的詳細(xì)測(cè)量是CDEGS軟件的應(yīng)用準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，而

12、后者直接影響到地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估工作的質(zhì)量，因此土壤電阻率數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵。采用四極法測(cè)量變電站站址的土壤電阻率隨測(cè)量極間距變化的曲線，根據(jù)視在土壤電阻率現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)測(cè)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)際分層結(jié)構(gòu)模型。1.2.5 大型電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估大型電廠和變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估主要是基于CDEGS軟件，根據(jù)實(shí)際接地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用測(cè)量分析得到的分層土壤模型，分析分層土壤模型下接地系統(tǒng)的電氣參數(shù)。主要內(nèi)容包括：（1）對(duì)運(yùn)行變電站接地阻抗測(cè)試結(jié)果以及分流對(duì)運(yùn)行變電站接地阻抗測(cè)試結(jié)果的影響的影響進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算研究，通過軟件計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)照，給出變電站接地阻抗值。

13、（2）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)乎變電站系統(tǒng)安全指標(biāo)的重要參數(shù)，對(duì)于運(yùn)行中的變電站，當(dāng)變電站發(fā)生接地短路，一部分短路電流經(jīng)接地網(wǎng)入地，另一部分經(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)。在考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用CDEGS軟件計(jì)算系統(tǒng)的分流系數(shù)Kf后，即可根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的總故障電流求出。在計(jì)算分流系數(shù)Kf前，需確定的影響因素有：（a）與地網(wǎng)出線地線回?cái)?shù)，出線地線與桿塔的是否有金屬連接方式，以及該桿塔的接地電阻值；（b）出線電纜回?cái)?shù)、電纜的參數(shù)；（c）變電站地網(wǎng)的接地電阻值；（d）與被評(píng)估變電站直接相連的對(duì)側(cè)各電壓等級(jí)變電

14、站地網(wǎng)接地電阻值；（e）變電站所處位置土壤結(jié)構(gòu)；（f）變壓器中性點(diǎn)接地方式。（3）以整個(gè)變電站場(chǎng)區(qū)為研究對(duì)象，計(jì)算實(shí)際接地系統(tǒng)在單相接地短路故障情況下，變電站地網(wǎng)接地導(dǎo)體的電位升高，是否滿足二次設(shè)備安全的要求。（4）計(jì)算變電站跨步電壓US和接觸電壓UT分布情況，對(duì)比測(cè)試結(jié)果以及跨步電壓US和接觸電壓UT的限值，判斷變電站US、UT的分布情況，分析和評(píng)估在地表產(chǎn)生的接觸電壓和跨步電壓是否滿足人身安全要求。1.3 需要提供的系統(tǒng)參數(shù)以500kV硯都變電站為例，表一為廣東省電力調(diào)度中心提供的500kV硯都變電站在500kV側(cè)或220kV側(cè)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)主變、500kV線路和220kV線路各支

15、路提供的入地短路電流的計(jì)算結(jié)果。在2009年6月運(yùn)行方式下核算的硯都變電站500kV和220kV母線單相接地短路電流分別為37.90kA和16.68kA。表1-1 500kV硯都變電站單相入地短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)（2009年6月運(yùn)行方式）故障類型系統(tǒng)部分流經(jīng)線路的A相短路電流（kA）支路名稱各支路提供的A相短路電流（kA）在500kV出線處發(fā)生A相故障500kV線路35.672560.1782°硯花甲3.9157.6°硯花乙3.9157.6°硯西甲7.7250.3°硯西乙7.7450.3°蝶硯甲2.9562.5°蝶硯乙2.9562.5&#

16、176;硯肇甲3.6482.5°硯肇乙3.6482.5°主變2.3640.5°2變2.3640.5°220kV線路4.731339.1045°硯東甲線0.8443.2°硯端甲0.7535.3°硯端乙0.7535.3°硯珠甲線1.4444.8°硯興線0.6646.2°硯荷甲0.188.2°硯荷乙0.188.2°在220kV出線處發(fā)生A相故障500kV線路4.714055.0611°硯花甲0.5537.1°硯花乙0.5537.1°硯西甲1.60-10

17、.4°硯西乙1.61-10.4°蝶硯甲0.5767.0°蝶硯乙0.5767.0°硯肇甲1.63123.1°硯肇乙1.63123.1°主變4.7225.1°2變4.7225.1°220kV線路12.245348.7983°硯東甲線3.7951.2°硯端甲1.9746.6°硯端乙1.9746.6°硯珠甲線2.6949.9°硯興線1.185951.839°硯荷甲0.329638.105°硯荷乙0.329638.105°500kV硯都變電站的5

18、00kV和220kV線路的參數(shù)如表1-2所示。表1-2 硯都變電站500kV和220kV出線的線路參數(shù)序號(hào)線路名稱長(zhǎng)度（km）平均檔距（m）終端塔型號(hào)導(dǎo)線規(guī)范地線規(guī)范對(duì)側(cè)變電站名對(duì)側(cè)變電站接地阻抗值（W）1500kV硯花甲138.98450SJCD274-26/28/29/304×ACSR-720/50LGJX-150/35LGJ-150/35花都0.4502500kV硯花乙3500kV硯西甲46.423407SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-7西江0.2064500kV硯西乙5500kV蝶

19、硯甲148.49464SJDG374-25/29/32/334×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶嶺0.4556500kV蝶硯乙7500kV硯肇甲1.34335SJCD274-22/23/24/254×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-300LGJ-95/55東岸0.2110220kV硯端甲31.8388GUT8-202*LGJ-240GJ-50端州0.49011220kV硯端乙12220kV硯珠甲16.0364GUT8-2

20、32*LGJ-240LGJ-95/55珠山0.48313220kV硯興線54.0390GTU9-172*LGJQ-300LGJ-95/55興瑤0.46814220kV硯荷甲44.0400SJ633-212*LGJ-300GJ-50荷村0.48015220kV硯荷乙二 接地網(wǎng)特性參數(shù)測(cè)量2.1 試驗(yàn)方法2.1.1 接地電阻測(cè)試根據(jù)變電站主地網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)地形情況和試驗(yàn)條件，選擇遠(yuǎn)離夾角法進(jìn)行測(cè)量。采用類工頻（接近50Hz的類工頻）小電流法測(cè)量，所加測(cè)試電流310A。試驗(yàn)原理如圖2-1所示。8000型類工頻小電流接地網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)見圖2-2。由于采用遠(yuǎn)離夾角法，測(cè)量結(jié)果需要修正，根據(jù)DL47592接地裝置工頻

21、特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則有關(guān)公式計(jì)算，接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量結(jié)果應(yīng)為測(cè)量值乘以修正系數(shù)1/0.8061。由于運(yùn)行要求，所有運(yùn)行的500kV和220kV出線線路的避雷線無法與接地網(wǎng)斷開聯(lián)結(jié)達(dá)到隔離的目的，本次測(cè)試將在出線構(gòu)架上帶著避雷線和OPGW光纖地線的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，并采用對(duì)變電站內(nèi)500kV場(chǎng)地和220kV場(chǎng)地與出線金屬構(gòu)架相連的所有金屬構(gòu)架、主變中性點(diǎn)和500kV出線桿塔進(jìn)行分流測(cè)量并進(jìn)行處理的方法嘗試消除或減少避雷線和OPGW光纖地線等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)試結(jié)果供參考。S1：開關(guān) A：選頻電流表 V：高內(nèi)阻電壓表圖2-1 類工頻小電流法試驗(yàn)原理接線圖圖2-2 8000型類工頻小電流接地網(wǎng)測(cè)試

22、系統(tǒng)2.4.2 變電站進(jìn)線避雷線（包括OPGW光纖地線）對(duì)測(cè)試電流分流測(cè)量選擇45Hz頻率，施加測(cè)試電流，利用柔性羅哥夫斯基線圈測(cè)量與500kV和220kV出線構(gòu)架相連通的所有金屬構(gòu)架及變壓器中性點(diǎn)和500kV出線桿塔塔腳的分流，得到分流系數(shù)，以便于剔除分流因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，得到較為真實(shí)的變電站地網(wǎng)接地電阻值。2.4.3 站內(nèi)接觸電壓的測(cè)量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(cè)量接觸電壓，試驗(yàn)原理如圖2-4所示。將電流注入點(diǎn)引至待測(cè)設(shè)備外殼或構(gòu)架上，高內(nèi)阻電壓表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(cè)量極上，電壓測(cè)量極采用22圓鋼打入地下0.5m，并保證鋼

23、釬緊密插入土壤，電壓表的另一端接至設(shè)備外殼或構(gòu)架離地面1.8m處。加測(cè)量電流I，讀取電壓表指示值可測(cè)出通過主地網(wǎng)電流I對(duì)應(yīng)的接觸電壓UT。站內(nèi)接觸電壓與通過地網(wǎng)流入土壤的電流值成正比。實(shí)測(cè)的接觸電壓尚需按經(jīng)接地網(wǎng)流入地中地最大短路電流Imax（取37.90kA）換算，接觸電壓的最大值為：UTjmax=UT×Imax/I圖2-4 接觸電壓和跨步電壓測(cè)試原理圖2.4.4 跨步電壓的測(cè)量在變電站中工作人員經(jīng)?；顒?dòng)的區(qū)域測(cè)量跨步電壓，試驗(yàn)原理如圖2-4所示。電流注入點(diǎn)取接地短路電流可能流入接地網(wǎng)的地方注入，將兩根20圓鋼電壓測(cè)量極按1.0m間距打入地下0.5m，并保證鋼釬緊密插入土壤，高內(nèi)阻

24、電壓表V2的兩端分別接至兩根測(cè)量極上。加測(cè)量電流I，讀取電壓表指示值可測(cè)量出通過主地網(wǎng)電流I對(duì)應(yīng)的跨步電壓US。如在水泥地面上測(cè)量，需在測(cè)量點(diǎn)放置兩塊包裹濕抹布、半徑約為10cm的圓盤電極，并在每塊圓盤上加不小于40kg的重量?？绮诫妷号c通過地網(wǎng)流入土壤中的電流值成正比。實(shí)測(cè)的跨步電壓尚需經(jīng)按接地網(wǎng)流入地中的最大短路電流Imax（取37.90kA）換算，跨步電壓地最大值為：USmax=US×Imax/IDL/T6211997交流電氣裝置的接地中推薦的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(shí)，變電站接地裝置的接觸電壓UT和跨步電壓US允許值不應(yīng)超過：、，式中，s是變電站

25、表層土壤的電阻率。對(duì)于硯都變電站：s取100·m（參照本報(bào)告第七部分“500kV硯都變電站站址土壤電阻率測(cè)試和土壤結(jié)構(gòu)分析”中站內(nèi)場(chǎng)地0.1m深度土壤電阻率測(cè)試數(shù)據(jù)），考慮后備保護(hù)動(dòng)作的系統(tǒng)單相接地短路（故障）電流持續(xù)時(shí)間t0.35s，計(jì)算得UT322.84V，US412.43V。從表2-2、表2-3的實(shí)測(cè)結(jié)果看，變電站場(chǎng)區(qū)各部分典型點(diǎn)實(shí)測(cè)的跨步電壓換算值最高為53.6V，接觸電壓換算值最高為187.06V，均遠(yuǎn)小于各自允許的安全限值。2.2 測(cè)量結(jié)論根據(jù)DL/T4752006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則的有關(guān)要求，在出線構(gòu)架上帶著500kV、220kV避雷線和OPGW光纖地線的運(yùn)行狀態(tài)

26、下，采用施加5.5A類工頻小電流的電流電流遠(yuǎn)離夾角法所測(cè)得的500kV硯都變電站地網(wǎng)接地電阻值為0.186。在注入電流頻率47Hz的測(cè)試方式下，采用柔性羅哥夫斯基線圈對(duì)與500kV和220kV出線構(gòu)架相連通的所有金屬構(gòu)架、500kV出線桿塔塔腳以及變壓器中性點(diǎn)進(jìn)行分流測(cè)量，得到所有500kV和220kV出線構(gòu)架出線避雷線（普通地線和光纖地線）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(cè)結(jié)果。500kV硯都變電站場(chǎng)區(qū)各部分實(shí)測(cè)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)連接情況測(cè)試3.1測(cè)試方法按圖3-1接線，通過測(cè)量

27、兩個(gè)相鄰設(shè)備接地引下線之間的回路電阻來檢查設(shè)備接地引下線與地網(wǎng)連接情況。（1）以測(cè)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(gè)參考點(diǎn)A，分別檢測(cè)該參考點(diǎn)附近場(chǎng)地（第一個(gè)區(qū)域）各設(shè)備的接地引下線（B1，B2Bi）與主地網(wǎng)的連接情況；（2）在待測(cè)場(chǎng)地（第二個(gè)區(qū)域）選定一臺(tái)設(shè)備的引下線M，若M同第一區(qū)域內(nèi)與主地網(wǎng)連接良好的點(diǎn)引下線Bi連接情況良好，認(rèn)為M與主地網(wǎng)連接良好，則選定其為第二區(qū)域的參考點(diǎn)，測(cè)該區(qū)域設(shè)備與M的連接情況，判斷其與主地網(wǎng)的連接情況。（3）其他待測(cè)場(chǎng)地參照第（2）條依次遞推測(cè)試，直至完成全站的檢測(cè)。D FDC-G G 主地網(wǎng) A、B 設(shè)備接地引下線圖3-1 FDC-

28、G測(cè)試儀測(cè)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4.1 地網(wǎng)開挖目的接地網(wǎng)導(dǎo)體及接地引線的腐蝕、甚至斷裂，將使接地網(wǎng)的電氣連接性能變壞、接地電阻增高。若遇接地短路故障，將造成接地網(wǎng)本身局部電位差和接地網(wǎng)電位異常增加，除給運(yùn)行人員帶來威脅外，還可能因反擊或電纜外皮環(huán)流使得二次設(shè)備的絕緣遭到破壞，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致監(jiān)測(cè)或控制設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)而擴(kuò)大事故。接地系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估的其中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是診斷接地網(wǎng)的腐蝕狀況，判斷接地系統(tǒng)是否滿足安全運(yùn)行要求，是否需要改造。4.2 地網(wǎng)檢查的步驟及方法試驗(yàn)方法根據(jù)技術(shù)成熟程度和國(guó)內(nèi)兄弟省份的經(jīng)驗(yàn)，選擇開挖檢查結(jié)合地中導(dǎo)體腐蝕程度量化分析和土壤分析的方法進(jìn)

29、行接地導(dǎo)體腐蝕性診斷。4.4.1 開挖檢查對(duì)于500kV變電站，分別在500kV場(chǎng)地、220kV場(chǎng)地和35kV場(chǎng)地選擇典型區(qū)域，共計(jì)開挖8個(gè)點(diǎn)（500kV場(chǎng)地3個(gè)點(diǎn)、220kV場(chǎng)地3個(gè)點(diǎn)和35kV場(chǎng)地2個(gè)點(diǎn)）。對(duì)電纜溝內(nèi)的接地體實(shí)行開蓋目測(cè)檢查，沿電纜溝每隔10米開蓋一處，至少拍照8點(diǎn)。4.4.2 開挖要求順引下線開挖，一直挖到引下線和水平接地線連結(jié)處，在水平地網(wǎng)前方左右開挖5米。沿避雷針引下線開挖，找出垂直接地體，進(jìn)行檢測(cè)及拍照。4.4.3 檢查項(xiàng)目a.水平接地帶腐蝕情況；b.引下線腐蝕情況；c.垂直接地體腐蝕情況；d.電纜溝內(nèi)接地帶腐蝕情況；4.4.4 取樣辦法a. 引下線長(zhǎng)度100mm；

30、b. 水平接地帶長(zhǎng)度100mm；c. 土壤每個(gè)開挖處各1kg；取樣前，應(yīng)在想斷開的地方，先焊接一段同等面積的鋼材，然后再把樣品鋸斷。去掉泥土，銹鋼，放入袋內(nèi)。樣品應(yīng)做好標(biāo)簽，寫好記錄，拍好照片，交給內(nèi)勤人員處理。4.4.5 檢查方法4.4.5.1 腐蝕率檢查a.直觀法：開挖地網(wǎng)后，用肉眼觀察其腐蝕情況，并進(jìn)行拍照做好記錄。b.量直徑法：現(xiàn)場(chǎng)把樣品取回后，去掉泥土，銹跡，用稀硫酸洗凈，在試驗(yàn)室內(nèi)用卡尺測(cè)量腐蝕圓鋼的直徑，取最細(xì)點(diǎn)，測(cè)量其腐蝕程度。c.失重法：本次挖檢采用相對(duì)失重法c.1相對(duì)失重法：從現(xiàn)場(chǎng)找到腐蝕比較嚴(yán)重的地方，把樣品帶回試驗(yàn)室，去掉泥土，銹跡，清洗干凈，在試驗(yàn)室內(nèi)用電子天平測(cè)試其

31、重量，算出丟失重量。再按照下列公式計(jì)算相對(duì)平均腐蝕率：其中 V：腐蝕速率（g/mm）；W1：標(biāo)準(zhǔn)重量（g）；W2：樣品實(shí)際重量（g）c.2 自然失重法：自然失重法是測(cè)量金屬腐蝕速率的最經(jīng)典的方法。這種方法的具體測(cè)量過程是先把樣品表面檫洗干凈，晾干或烘干，用分析天平稱出其重量，然后將它埋入待測(cè)土壤環(huán)境中，經(jīng)過一定的時(shí)間（如4周）后取出，除去表面的銹層，再用稀鹽酸或其他溶液清洗，晾干，稱重，最后按下列公式計(jì)算其平均腐蝕速率：其中 ：腐蝕速率（g/cm2.a） ：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：為樣品的表面積（cm2）d.在試驗(yàn)室檢測(cè)土壤的PH值，找出腐蝕規(guī)律。e.針孔法

32、：以腐蝕深度表示的腐蝕率，即在單位時(shí)間內(nèi)被腐蝕金屬的厚度變化。以工程觀點(diǎn)看，腐蝕深度的程度，可用來預(yù)測(cè)接地體的使用壽命，因?yàn)榻拥伢w腐蝕達(dá)到一定程度后，流過短路電流時(shí)，在電動(dòng)力的作用下可能發(fā)生斷裂，影響故障電流的流散，造成事故。針孔法用探針探其腐蝕坑深度，及在100mm內(nèi)的針孔數(shù)目，此種方法能更直觀的反映出全面腐蝕嚴(yán)重程度，具有更大的意義。其腐蝕率表示為： 其中 W1：標(biāo)準(zhǔn)重量（g）； W2：樣品實(shí)際重量（g）；：腐蝕率（g/cm2.h） S：為被腐蝕金屬面積（cm2）；t：腐蝕時(shí)間（h）；：深度腐蝕率（mm/a）；d：金屬密度（g/cm3）4.3 地網(wǎng)腐蝕情況判定標(biāo)準(zhǔn) 因目前我國(guó)尚沒制定有關(guān)標(biāo)

33、準(zhǔn)，根據(jù)一般理論，結(jié)合實(shí)際，對(duì)地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕率的判定參考以下標(biāo)準(zhǔn)：a. 腐蝕率小于10%，腐蝕程度為一般；b. 腐蝕率大于等于10%，小于15%，腐蝕程度為嚴(yán)重；c. 腐蝕率大于等于15%，小于25%，腐蝕程度為很嚴(yán)重；d. 腐蝕率大于等于25%，腐蝕程度為非常嚴(yán)重。對(duì)500kV硯都變電站地網(wǎng)導(dǎo)體腐蝕狀況的綜合診斷，采用以下標(biāo)準(zhǔn)：序號(hào)檢查項(xiàng)目現(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(zhǎng)度的最低截面重量不合格3設(shè)備的連接電阻630m不合格4設(shè)備串聯(lián)接地超過總設(shè)備的5%不合格5腐蝕率腐蝕率大于25%不合格五 站址土壤電阻率測(cè)試和土壤結(jié)構(gòu)分析5.1 試驗(yàn)?zāi)康慕?/p>

34、地網(wǎng)狀態(tài)準(zhǔn)確評(píng)估的基礎(chǔ)是接地阻抗、土壤電阻率的測(cè)量及土壤電阻率的分層分析，為了更好地對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行分析計(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)的詳細(xì)測(cè)量是CDEGS軟件（電流分布、電磁干擾、接地和土壤結(jié)構(gòu)分析，軟件介紹見第六章前言）的應(yīng)用準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，而后者直接影響到地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估工作的質(zhì)量，因此土壤電阻率數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵。5.2 測(cè)量原理和方法對(duì)500kV硯都變電站站址的不同間距的視在土壤電阻率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，采用四極法測(cè)量得到變電站站址的土壤電阻率隨測(cè)量極間距變化的曲線，根據(jù)視在土壤電阻率現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，利用CDEGS軟件的RESAP（土壤電阻率分析）計(jì)算模塊，通過優(yōu)化分析，

35、反演得到變電站站址的土壤實(shí)際分層結(jié)構(gòu)模型。采用溫納（Wenner）四極法的測(cè)量分層結(jié)構(gòu)的土壤電阻率原理如圖5-1所示，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為： ，式中：為視在土壤電阻率；R為所測(cè)電阻；a為電極間距；b為電極深度。現(xiàn)場(chǎng)通常b0.1a，則可取b0，上式簡(jiǎn)化為深度a處的視在土壤電阻率：圖5-1 溫納法測(cè)土壤電阻率傳統(tǒng)的土壤電阻率測(cè)試是采用接地?fù)u表完成，測(cè)量表層土壤電阻率由于放線比較短，測(cè)量準(zhǔn)確性是可以保證的，但涉及到放線較長(zhǎng)的深層土壤電阻率（最深需要測(cè)到400m，相應(yīng)地放線要其3倍的距離），由于測(cè)量線之間的互感影響將很大，導(dǎo)致深層土壤電阻率測(cè)

36、量值失真，而接地網(wǎng)中電流的擴(kuò)散主要通過深層土壤實(shí)現(xiàn)的，因此深層土壤電阻率的準(zhǔn)確測(cè)量尤其重要。目前使用的接地?fù)u表乃至紅相的接地測(cè)量系統(tǒng)，都是采用交流電流原理（頻率異于工頻），均無法擺脫測(cè)量線之間互感的影響，而采用直流測(cè)量又將帶來極化效應(yīng)，采用交變直流電源的法國(guó)IRIS公司生產(chǎn)的SYSCAL型土壤分析儀（圖5-2）則可以有效解決這個(gè)問題，即通過以周期反向的直流電流作為激勵(lì)源，避免因交流電流激勵(lì)條件下測(cè)試線間的互感給測(cè)試結(jié)果帶來的影響。圖5-2 SYSCAL型土壤分析儀5.3 測(cè)量和計(jì)算結(jié)果5.3.1 變電站站址分層視在土壤電阻率測(cè)試結(jié)果根據(jù)500kV硯都變電站的現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)試線路選在變電站內(nèi)預(yù)留擴(kuò)建

37、部分場(chǎng)地和站外圍墻邊（測(cè)短距）和站外大路（測(cè)長(zhǎng)距），測(cè)試結(jié)果見表5-1。表5-1 肇慶局500kV硯都變電站站址視在土壤電阻率測(cè)試結(jié)果極間距（m）信號(hào)電壓（mV）注入電流（mA）視在土壤電阻率（·m）0.1218.4914.0397.90.2184.9411.9397.40.3408.7211.3368.00.497.8631.77173.90.5252.0748.1297.91.068.2642.76155.41.0212.4988.11164.61.552.7162.89171.72.051.7973.18204.82.0144.4857.54240.93.057.2405.20

38、207.63.0168.9613.68232.85.094.71615.56191.31055.26230.9112.42052.39851.23128.53048.4350.31181.55050.6563.92248.97547.3372.89305.910053.62871.23473.115048.4574.4613.820045.2774.78760.025056.7116.68763.030063.43175.9676.035044.02149.07649.540050.78158.0807.845050.786180.28796.550053.45195.02860.95.3.2

39、 土壤分層結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果CDEGS軟件的RESAP模塊可根據(jù)土壤電阻率的測(cè)試結(jié)果計(jì)算土壤分層結(jié)構(gòu)，具體即：選定測(cè)試方法溫納(Wenner)法；輸入電極間距（a）、電極入地深度（b）和視在電阻率測(cè)試值（）計(jì)算。實(shí)用中，通常b0.1a，軟件采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法（Ignore Probe Depth），只需輸入輸入電極間距（a）和視在電阻率測(cè)試值（）即滿足計(jì)算條件。500kV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，為水平四層結(jié)構(gòu)。表5-2 500kV硯都變電站站址土壤分層結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)深度（m）土壤電阻率（·m）1.5597.654.74175.2327.53136.10infini

40、te1087.34圖5-2 土壤分層結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果5.4 結(jié)論對(duì)500kV硯都變電站站址的不同間距的視在土壤電阻率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，結(jié)合CDEGS（電流分布、電磁干擾、接地和土壤結(jié)構(gòu)分析）軟件的RESAP模塊計(jì)算，得到變電站站址的土壤結(jié)構(gòu)為表5-2所示的水平四層的分層結(jié)構(gòu)。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(píng)估6.1 前言6.1.1 CDEGS軟件的簡(jiǎn)介CDEGS是Curret Distribution、Electromagnetic Field、Grounding and Soil Structure Analysis（

41、電流分布，電磁場(chǎng)，接地和土壤結(jié)分布）的縮寫，它是由加拿大SES公司（Safe Engineering Services&Technologies Itd安全技術(shù)工程服務(wù)有限公司）出品。該軟件為接地、電磁場(chǎng)、交直流電磁兼容，以及陰極保護(hù)等問題服務(wù)，具有多種組件高度集成以及多功能的通用軟件工具，它可以計(jì)算在正常運(yùn)行、故障、雷擊，以及操作暫態(tài)條件下，任意由地上或地下的帶電導(dǎo)體所組成網(wǎng)絡(luò)中的電流和電磁場(chǎng)，其中土壤結(jié)構(gòu)可以是非均勻的多種類型的土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體可以是裸導(dǎo)體、帶絕緣層的管道或在管道中的電纜。目前CDEGS軟件包具有RESAP、MALT、MAIZ、SPLITS、TRALIN、HIFREQ

42、、 FCDIST、FFTSES共計(jì)8個(gè)功能模塊。（1）RESAP（Résistivité Apparente，電阻率分析）RESAP主要功能即土壤電阻率計(jì)算和土壤結(jié)構(gòu)分析。通過測(cè)量所得的視在土壤電阻率，計(jì)算得到等效的土壤結(jié)構(gòu)，包括不同層的厚度和該層相應(yīng)的土壤電阻率。輸入數(shù)據(jù)是采用四極法測(cè)量所得的視在土壤電阻率和相應(yīng)的極間距，必要時(shí)還可以輸入電極入地深度。根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)，RESAP可以將土壤等效為水平分層、垂直分層以及經(jīng)常在輸電線路參數(shù)計(jì)算中用到的土壤電阻率隨深度指數(shù)變化的指數(shù)分層土壤結(jié)構(gòu)。（2）MALZ（Mise à La Zerre接地計(jì)算和分析）MAL

43、Z的主要功能即高頻條件下的接地計(jì)算和分析。通過對(duì)接地網(wǎng)的頻域特性分析得到：空間電磁場(chǎng)分布、導(dǎo)體與土壤電位分布、導(dǎo)體中的電流分布。適合于分析那些與較大導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)相鄰的且有外護(hù)層的管道之間的相互作用, 此時(shí)整個(gè)導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)不能簡(jiǎn)單地看作是等電位。還可以用于分析接地網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性以及導(dǎo)體的陰極保護(hù)研究。MALZ的輸入數(shù)據(jù)包括：土壤結(jié)構(gòu)；接地極和其它地下敷設(shè)的金屬裝置的尺寸（圓柱體或等效圓柱體）、位置，以及護(hù)層的尺寸和電阻率；注入電流的幅值、波形（頻率、相位），以及電流注入點(diǎn)的位置。（3）SPLITS（ Simulation of Power Lines，Interconnections and Ter

44、minal Stations，線路和所相連的變電站回路模擬）詳細(xì)模擬變電站和連接變電站的線路，進(jìn)行平衡或不平衡(包括短路)條件下不同導(dǎo)體的電流分布計(jì)算。對(duì)線路的模擬包括線路桿塔接地電阻，對(duì)變電站的模擬包括母線、接地裝置和變壓器，就變壓器而言，可以模擬單相、三相變壓器，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。（4）TRALIN （TRAnsmission LINes，輸電線路）對(duì)電力載流導(dǎo)體(包括地面以上的導(dǎo)線、地面以下的電纜和管線)的電氣參數(shù)，進(jìn)行靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)的分析計(jì)算，并且可以計(jì)算靜電電位和電位梯度。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

45、以任意布置，在所計(jì)算的情況中，可以同時(shí)存在電纜、管線、多股導(dǎo)線組成的導(dǎo)體；對(duì)于裸導(dǎo)體，有絕緣層的導(dǎo)體，在地面以上的、或在土壤中的導(dǎo)體情況均可以計(jì)算；同時(shí)可以考慮土壤結(jié)構(gòu)不均一的特性。（5）HIFREQ（High Frequence，高頻分析）計(jì)算地面以上和地中導(dǎo)體的電流分布，根據(jù)導(dǎo)體電流分布結(jié)果進(jìn)行地面以上空間和地中由軟件使用者指定區(qū)域的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電位(包括導(dǎo)體的電位)。其中電源的模擬可以采用電壓源或電流源，而且可以采用外部電場(chǎng)的方式；另外，可以模擬電阻、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)

46、體的電阻率、介電常數(shù)和相對(duì)磁導(dǎo)率可以是任意值。（6）FCDIST （Fault Current Distribution，故障電流分布）主要功能和SPLITS基本相同，模擬變電站和連接變電站的線路，進(jìn)行不同導(dǎo)體的電流分布計(jì)算。其特點(diǎn)是模擬相對(duì)簡(jiǎn)化，例如采用單相等值參數(shù)和地線模擬實(shí)際的帶地線的三相線路，線路檔距、桿塔接地電阻在同一個(gè)算例中必須一樣。這樣處理的結(jié)果是和實(shí)際情況有一定差距，但在滿足工程需要的基礎(chǔ)上減少了工作量，提高了研究、解決問題的速度。（7） FFTSES（Fast Fourier Transform SES，SES中的FFT變換）FFTSES是MALT、SPLITS和HIFREQ

47、等頻域相關(guān)模塊的輔助模塊。在FFTSES中通過傅立葉變化和傅立葉反變換，幫助用戶進(jìn)行頻域的暫態(tài)分析，以及實(shí)現(xiàn)頻域和時(shí)域的轉(zhuǎn)換。對(duì)于具體的工程實(shí)際問題，可能要運(yùn)用以上8個(gè)模塊中的一個(gè)或幾個(gè)，以取得滿意的分析結(jié)果。6.1.2 CDEGS軟件在變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估中的應(yīng)用變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估主要是基于CDEGS軟件，根據(jù)實(shí)際接地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用測(cè)量分析得到的分層土壤模型，分析分層土壤模型下接地系統(tǒng)的電氣參數(shù)。主要內(nèi)容包括：（1）對(duì)運(yùn)行變電站接地阻抗測(cè)試結(jié)果以及分流對(duì)運(yùn)行變電站接地阻抗測(cè)試結(jié)果的影響的影響進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算研究，通過軟件計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)照，驗(yàn)證CDEGS軟件仿真模型的可信性，給出變電

48、站接地阻抗值；（2）確定變電站最大入地故障電流及其分布情況；（3）以整個(gè)變電站場(chǎng)區(qū)為研究對(duì)象，計(jì)算實(shí)際接地系統(tǒng)在接地短路時(shí)地網(wǎng)接地導(dǎo)體的電位升高，是否滿足二次設(shè)備安全的要求；（4）計(jì)算變電站跨步電壓Us和接觸電壓Ut分布情況，對(duì)比測(cè)試結(jié)果和跨步電壓Us和接觸電壓Ut的限值，判斷變電站Us、Ut的分布情況，分析和評(píng)估在地表產(chǎn)生的接觸電壓和跨步電壓是否滿足人身安全要求。軟件變電站接地網(wǎng)狀態(tài)數(shù)值評(píng)估中應(yīng)用的基本流程如圖6-1，箭頭方向指數(shù)據(jù)的輸入方向，括號(hào)內(nèi)的字符串指計(jì)算所要采用的模塊。圖6-1 CDEGS軟件在評(píng)估中應(yīng)用的基本流程6.2 接地網(wǎng)接地阻抗仿真計(jì)算與測(cè)量結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)證6.2.1 接地網(wǎng)

49、接地阻抗仿真計(jì)算根據(jù)500kV硯都變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)圖，利用CDEGS軟件中的MALZ（接地網(wǎng)分析）模塊和第五章中的土壤分層計(jì)算結(jié)果，對(duì)接地網(wǎng)的接地阻抗進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)地網(wǎng)竣工圖建立的地網(wǎng)導(dǎo)體矩陣拓?fù)鋱D如圖6-2所示。圖中，主地網(wǎng)面積近60000m2，共使用22熱鍍鋅圓鋼18000m，長(zhǎng)度2.5m的50×50×5的熱鍍鋅角鋼250根。基建時(shí)由于接地電阻難以達(dá)標(biāo)，向站外共增設(shè)了39根延長(zhǎng)接地線（其中兩根沿進(jìn)站道路兩邊敷設(shè)至200m外），同時(shí)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(zhǎng)度約120m，在每口井內(nèi)均勻放置4套DKAC電解離子接地

50、極。投產(chǎn)時(shí)地網(wǎng)接地電阻測(cè)量值為0.446。（a）俯視圖（b） 450角俯視圖（c） 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(duì)地網(wǎng)導(dǎo)體做等效，見表6-1，等效方法參見解廣潤(rùn)著電力系統(tǒng)接地技術(shù)。表6-1 地網(wǎng)導(dǎo)體等效結(jié)果原始參數(shù)等效參數(shù)水平接地導(dǎo)體熱鍍鋅圓鋼，約18000m，22mm，熱鍍鋅圓鋼，約18000m，22mm，垂直接地極角鋼，250根，50×50×5 mm ，長(zhǎng)度2.50m圓柱體鋼棒，250根，長(zhǎng)2.5m、54mm用CDEGS軟件附帶SESCAD模塊中輸入導(dǎo)體參數(shù)和土壤結(jié)構(gòu)，直觀畫出地網(wǎng)導(dǎo)體的拓?fù)鋱D。計(jì)

51、算得500kV硯都變電站接地電阻為0.6545W，電抗為0.0243W，阻抗值為0.6550W。6.2.2 仿真計(jì)算與測(cè)量結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)證500kV硯都變電站帶出線避雷線的地網(wǎng)接地阻抗實(shí)測(cè)值為0.186W，采用基于實(shí)測(cè)站址分層土壤電阻率結(jié)構(gòu)分析的CDEGS軟件仿真計(jì)算結(jié)果為阻抗值0.655W，分析以上數(shù)據(jù)差距的主要原因有以下幾個(gè)方面：（1）考慮出線地線分流，第二章的測(cè)試值比真實(shí)值要小。根據(jù)實(shí)測(cè)出線地線分流系數(shù)后，剔除分流影響后的接地阻抗算術(shù)換算值（只考慮模，不考慮分流與注入電流的相角差，因?yàn)?00kV變電站現(xiàn)場(chǎng)與出線避雷線有金屬連接的構(gòu)架多達(dá)近百根，相角差測(cè)量不現(xiàn)實(shí)，且流過構(gòu)架的電流存在部分自環(huán)

52、流，不能全部反映避雷線的分流），即修正的接地阻抗測(cè)量實(shí)際值為0.186/(1-69.62%)=0.6122W，與計(jì)算得到的接地阻抗（0.6550W）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(cè)的分流系數(shù)（69.62%）相差-7.72%，從地網(wǎng)的接地阻抗值和地線分流值兩個(gè)方面驗(yàn)證了CDEGS軟件仿真模型的可信性。（2）土壤電阻率測(cè)量中的誤差，導(dǎo)致土壤分層計(jì)算中土壤結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況可能存在差別，使計(jì)算出的接地阻抗值與實(shí)際值有差別?？紤]現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試有眾多干擾因素，而CDEGS模擬計(jì)算對(duì)土壤水平分層結(jié)構(gòu)等效，能更好反映地網(wǎng)的真實(shí)情況，故取模擬計(jì)

53、算值0.655W作為500kV硯都變電站接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)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（0.50W）。6.3 單相接地短路電流計(jì)算6.3.1 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)和短路電流情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）。表中I500kV指500kV母線單相接地短路時(shí)，500kV、220kV線路提供的短路電流及主變500kV側(cè)中性點(diǎn)電流；I220kV指220kV母線單相接地短路時(shí)，500kV、220kV線路提供的短路電流及主變220kV側(cè)中性點(diǎn)電流。表6-3 500kV硯都變電站出線線路參數(shù)和單相短

54、路電流計(jì)算結(jié)果序號(hào)線路名稱長(zhǎng)度(km)平均檔距(m)終端塔型號(hào)導(dǎo)線規(guī)范地線規(guī)范對(duì)側(cè)變電站名對(duì)側(cè)變電站接地阻抗值(W)I500kV（kA）I220kV（kA）1硯花甲138.98450SJCD274-26/28/29/304×ACSR-720/50LGJX-150/35LGJ-150/35花都0.4503.9157.6°0.5537.1°2硯花乙3.9157.6°0.5537.1°3硯西甲46.42407SJCD274-24/25/264×LGJ-400/35，ACSR-720/50LGJX-150/35JLB2-40-7西江0.206

55、7.7250.3°1.60-10.4°4硯西乙7.7450.3°1.61-10.4°5蝶硯甲148.49464SJDG374-25/29/32/334×LGJX-630/50LGJX-150/35LGJ-150/35蝶嶺0.4552.9562.5°0.5767.0°6蝶硯乙2.9562.5°0.5767.0°7硯肇甲1.34335SJCD274-22/23/24/254×ACSR-720/50LGJ-95/55JLB2-40-7肇慶換流站0.4793.6482.5°1.63123.1°8硯肇乙3.6482.5°1.63123.1°500kV線路提供的總的故障電流35.6760.18°4.7155.06°9硯東甲15.0326GUT8-232*LGJ-300LGJ-95/55東岸0.210.8443.2°3.795