垂直接地极的降阻性能研究

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1、YANJIUYUFENXI研究与分析垂直接地极的降阻性能研究杨方圆，王森，李志忠，张波，曾嵘(1．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)，北京100084；2．陕西电力科学研究院，陕西西安710054)摘要：接地网是保证变电站安全的重要设施，垂直接地极是变电站降低接地电阻的常用措施之一。文章选取110kV、220kV、500kV和1000kV电压等级变电站中的典型接地网进行仿真研究。对于均匀土壤，从接地网面积、垂直接地极长度、根数3方面研究了垂直接地极的降阻效果，并引入了垂直接地极长度与接地网对角线长度的比值来描述不同面积接地网中垂直接地极的降阻效果；

2、对于双层土壤，将接地网分为大面积和小面积两类，研究了反射系数和上层土壤厚度对垂直接地极降阻效果的影响。研究结果表明．长垂直接地极对于所在土壤存在下层低电阻率的接地系统尤其有效关键词：垂直接地极；接地电阻；屏蔽作用；双层土壤反射系数；降阻率中图分类号：TM862文献标志码：A文章编号：1673—7598(2010)01—0001—05(50~70)m2,(150x150)mz,(250~250)m和(500x500)m。的0引言地网作为研究对象。研究均匀土壤中不同长度垂直接地极的降阻效果。分析中取土壤电阻率为400n·m。近年来，电力系统容量迅速扩大，人地短路电流考虑到水平接

3、地网对垂直接地极的屏蔽作用，垂大幅升高。为了保证电力系统安全可靠运行，电力运直接地极应当布置在水平接地网的四周【ll。在埋深行和设计部门更加注重接地系统的性能。降低接地0．8m的水平接地网四角打人4根垂直接地极。根据系统的接地电阻是提高其接地性能的重要手段，目现场情况，垂直接地极的长度通常在10～100m。表1前可采用的措施主要有扩大接地网面积、引外接地、显示了均匀土壤中水平接地网未安装垂直接地极时增加接地网的埋设深度、利用自然接地体、深井接地的接地电阻值。表2显示了4种面积水平接地网安装和局部换土等l1l。其中，使用垂直接地极降阻是较普垂直接地极后的降阻率。图1为垂直接地

4、极长度(，J)遍采用的措施。与水平接地网对角线长度(d)的比值和降阻率()的目前国内对垂直接地极的埋设方式、长度、根关系曲线这里定义／nn，、数、水平接地网的面积及土壤适用范围进行了很多=×100％’理论分析和计算研究12-41，但是尚没有全面地分析比式中：尺和尺分别为施加垂直接地极前后的接地电较110kV至1000kV各电压等级变电站的水平接地阻网应用垂直接地极的降阻效果。本文采用自主开发软件进行数值仿真_5_，从垂直接地极长度、根数、水平接地网面积、双层土壤结构等几个方面对垂直接地极的降阻I生能进行了深入讨论，以供—T程设计参考。1均匀土壤中垂直接地极的降阻效果1．1垂

5、直接地极长度与水平接地网面积的影响针对110kV、220kV、500kV、1000kV电压等级典型变电站接地网的情况，选取面积分别为图1d与JB的关系曲线收稿日期：2009一l1—02作者简介：杨方圆(1987一)，女，河北迁安人，硕士研究生，从事变电站接地及输电线路电磁环境方面的研究工作。露

6、i

7、tl蠢t劈与分YANJIUYUFENX1_2垂直接地极根数的影响表14种面积的水平接地网接地电阻值根据实际情况．接地网面积越大，可以施加的垂接地网(50x70)m(150x150)m(250x250)m(500x500)m面积(110kV)(220kV)(500kV)(1000k

8、V)直接地极根数越多。为此，研究垂直接地极根数对降阻效果的影响。分析中取垂直接地极根数Ⅳ分别为4、8、12、l6、20、24、28、32，长度均为40m。表3显示了4种面积水平接地网采用不同根数垂直接地极时接地网面积10m20In30in40m50m60m10011的接地电阻值，并结合表l列出相应降阻率。对于小f50x70)m4．29．615．320．825．930．645．2面积接地网，当，J固定为4011，超过12时，降阻率高f150x150)m1．02．34．05．77．79．7l7．7于10％。对于面积为(50x70)m接地网，当N=24时，垂(250x250)m0

9、．41．11．82．73．54．58．7直接地极的降阻率甚至达~1J40％。对于面积为(250x(500x500)m0．20．60．81．11．41．93．6250)m的接地网，当L=40m，N=24时，垂直接地极的假设(50x70)m和f150x150)m接地网为小面积降阻率仅为8％。可见，在均匀土壤中，当长度，J一定，接地网，(250x250)m；~H(500x500)m接地网为大面积根数，v一定时，垂直接地极的降阻率随水平接地网接地网。根据表2可知，在均匀土壤中，小面积接地面积增加而显著减小。网中采用垂直接地