毕业设计变电站接地方式的研究终稿.doc

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淄博职业学院毕业设计

目录

摘要..........................................................................II

第一章绪论 1

1.1电力系统的发展趋势 1

1.2 课题的意义...............................................................2

第二章变电站接地网的研究 3

2.1变电站接地设计的必要性及原则 3

2.2变电站接地网设计时应遵循以下原则 3

2.3变电站降阻措施.........................................................5

2.4工程实践..............................................................10

2.5结语..................................................................10

第三章变电站接地电阻.........................................................11

3.1变电站接地设计....................................................11

3.2变电站接地设计原则................................................11

3.3变电站接地电阻的构成..............................................12

3.4变电站接地电阻的测量的原理方法及意义..............................12

3.5变电站防雷措施分类................................................17

3.6变电站设备防雷措施.................................................18

3.7结语..............................................................19

第四章不同地理环境和不同类型变电站接地方式的研究及方案........................19

4.1全分散式户外变电站自动化系统选型原则.............................................................20

结束语........................................................................23

参考文献......................................................................25

致谢.......................................................................26

摘要

随着城市电网的发展，变电站10ｋV出线中电缆所占比重越来越高，导致

10ｋV系统的电容电流越来越大，远远超过了规程规定的10A（10kV为架空线和

电缆线混合的系统）。

因此需要在10ｋV中压电网中采用中性点谐振接地（经消弧

线圈接地）方式。

理想的消弧线圈能实时监测电网电容电流的大小，在正常运行

时电抗值很大，相当于中性点不接地系统，在发生单相接地故障时能在极短时间

内自动调节电抗值完全补偿电容电流，使接地点残流的基波无功分量为零。

自动

跟踪补偿消弧装置基本能实现上述功能，技术现已相当成熟，能将接地故障电流

限制在允许范围内，保证系统的可靠运行及人身和设备的安全。

变电站接地系

统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。

随着电力系

统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。

变电站接地包含工

作接地、保护接地、雷电保护接地。

工作接地即为电力系统电气装置

中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配

电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危

及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置

向大地泄放雷电流而设的接地。

变电站接地网安全除了对接地阻抗有

要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转

移电位危害等提出了较高的要求。

［关键词］：

中压电网中性点谐振接地方式

26

第1章绪论

1.1电力系统的发展趋势

配电系统自动化发展中的问题

当代的配电系统自动化，发展过程中面临着两个问题：

这就是配电系统自动化如何从传统的“多岛自动化”走向系统集成；以及如何考虑电力市场的发展可能对配电系统自动化产生的影响。

发展中的配电系统自动化

配电系统综合自动化中，各有关系统如何实现信息共享、功能互补和通道公用，并顾及到电力市场发展可能带来的影响呢?

此外，还应积极开展基于分时电价的需方用电管理（DSM），用以调动需方的积极性来参与负荷管理。

供方负荷管理与需方用电管理相结合，必将有力地改善配电系统的负荷曲线，并为随后电力市场的开展打下基础。

当然，系统的无缝集成并不排斥通过接口和数据转换、接入现有而又可用的老系统，以保护原有投资。

待该老系统淘汰后，再更新为符合开放标准的系统。

变电站综合自动化传统的变电站自动化，系由本地监控的自动装置和与调度联系的RTU远动装置所组成。

当代的变电站自动化，随着计算机、通信和数字信号处理（DSP）技术的发展，已进入到自动远动、测量控制保护功能集成并随一次设备分散布置，实现无人值班的综合自动化阶段，显示出系统集成的高效益。

当然，常规的有人值班变电站，同样也可以通过变电站RTU接入配电自动化系统。

环网故障定位、隔离和恢复供电系统和许多配电自动化装置类似，环网故障定位、隔离和恢复供电系统也经历了从免通信的单项自动化向带通信的综合自动化发展的过程。

免通信的环网故障识别和恢复控制系统，可由一定数量的负荷分段开关（无切断短路电流能力）和控制分段开合的控制器组成。

正常时固定开环点运行，两侧供电。

故障时，靠故障侧变电站馈线保护动作跳闸，各段开关无压释放。

变电站断路器重合成功后，各段开关按事先整定的时限依次重合试投。

如为永久性故障，当投到故障段后变电站馈线保护将再次动作跳闸，重复试投过程。

但此时故障段业已测明，仅合到故障段前为止。

故障段后至开环点的恢复供电，则从开环点检测到对侧线路失压进行重合开始，以相反的方向和相同的原则来实现整个环网故障段的隔离，和非故障段的自动恢复供电。

当前配电系统自动化中的负荷管理系统、电量计费系统和信息管理系统，需要考虑电力市场发展的影响。

基于开放系统结构和国际标准的分层分布配电系统综合自动化，适应当代系统集成和电力市场的发展方向，“性能价格比”好、可伸缩性强。

用户可以任意分步实施其配电自动化规划，所投入的系统或设备不会因系统的发展或技术的进步而导致重复建设甚至推倒重来

1.2课题的意义

　变电站接地系统的合理与否直接关系到人身和设备安全。

在我国,随着电力系统

规模的不断扩大,变电站的地质情况复杂,接地系统的设计越来越复杂。

变电站接

地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。

工作接地即为电力系统电气装置中,

为运行需要所设的接地;保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线

路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止其危及人身和设备的安全而设的接地;

雷电保护接地即为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。

当前,电力系统容

量的不断增加,短路电流也不断增大,同时,土地资源的紧张也要求站址面积小型

化,这些都对变电站接地设计提出了较高的要求。

因此,变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外,还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移

电位危害等提出了较高的要求

第2章变电站接地网的研究

2.1变电站接地设计的必要性及原则

变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地,以及变电站维护检修时的一些临时接地。

如果接地电阻较大,在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时,可能造成地电位异常升高。

如果接地网的网格设计不合理,则可能造成接地系统电位分布不均,局部电位超过规定的安全值,这会给出运行人员的安全带来威胁,还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏,使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动,酿成事故,甚至是扩大事故,由此带来巨大的经济损失和社会影响。

2.2变电站接地网设计时应遵循以下原则

（1）尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网。

（2）尽量以自然接地物为基础,辅以人工接地体补充,外形尽可能采用闭合环形。

　　（3）应采用统一接地网,用一点接地的方式接地。

　　2接地网设计的要点

（1）接地网的接地电阻主要与接地网的面积有关。

加在地网上的2～3m的垂直

接地极,对减小接地电阻的作用不大,一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集

中接地散泄雷电流用或为稳定地网在中间或外缘增设几个。

（2）接地网孔大于16个（均压要求除外）,接地电阻减小很慢,对大型接地网,网孔

个数也不宜大于32个。

过分增加均压带根数并不能无限制的减小最大接触系数,

实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。

（3）接地网埋深达一定时,接地电阻减小很慢,一般取0.6～0.8m。

（4）在小面积地网内,采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率,对减

小接触电阻有效果,对减小接地电阻作用不大。

（5）接地网的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。

。

2.3变电站降阻措施

规范中严格规定电力系统各种接地装置的电阻值,接地网的设计就是以此为目标值。

接地网的电阻由以下几个部分构成:

接地引线电阻,是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻,其阻值与引线的几何尺寸和材质有关;接地体本身的电阻,其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关;接地体表面与土壤的接触电阻,其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关;从接地体开始向远处（20米）扩散电流所经过的路径土壤电阻,即散流电阻。

决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

　　接地电阻虽由四部分构成,但前两项所占接地电阻值的比例甚微,起决定作用的是接触电阻及散流电阻。

了解接地网电阻构成,在设计中可以在主要影响接地网电阻的环节采取相应的措施,以降低接地网的电阻值的目的。

一个接地网的接地电阻的大小,由公式R=ρε/C可以看出,降低接地电阻有以下两种途径,一是增大接地体几何尺寸,以增大接地体的电容C;二是改善地质电学性质,减小土壤的电阻率和介电系数ε。

变电站电气接地装置主要敷设以水平接地极为主的人工接地网,人工接地网的外缘闭合,各角做成圆弧形,土壤电阻率ρ和地网面积S是影响接地电阻的主要因素,了解这些原因有利于针对不同情况因地制宜改善接地装置。

　　在实际工程中常用降阻措施有:

采取不等间距布置来均衡地网电位;电位隔离;利用地质钻孔埋设长接地极;水平接地带换土与加降阻剂交替使用;长垂直接地极加降阻剂;利用地下水的降阻作用;引外接地;