接地离地区（共3篇）
接地离地区 篇1
10k V配电网大多采用中性点非有效接地方式运行, 包括中性点不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地方式, 又称小电流接地方式。当线路发生单相瞬时故障时, 可以自动熄弧;当发生单相永久性接地故障时, 系统可以运行1~2小时。然而由于配网系统中单相接地故障占整个故障的80%以上, 此类故障会引起其他相电压升高, 给系统绝缘造成很大威胁, 很容易发展成相间、两点接地和多点短路, 扩大事故范围。因此快速有效的对10k V配电线路单相接地故障点进行定位, 对保证供电可靠性和维护电力系统稳定运行有着重要的意义。为此, 本文对10k V配网线路单相接地现有故障定位方法包括注入法和故障分量法等进行了探讨。
配电线路一般分支较多, 在山林地带配电网环境复杂, 瞬时接地、经树木接地时存在电弧不稳定, 故障电流微弱等特点, 使得故障定位工作较难开展。
1 注入法
利用注入信号进行故障定位包括有直流注入法和S注入法 (交流注入法) 。
1.1 直流注入法
直流注入法是一种离线定位方法, 它的基本思想是当配网发生单相接地故障时, 将故障线路与电网隔离, 并向故障相注入直流电流, 手持信号检测器沿故障线路进行地面巡测, 在各分支点除检测直流电流, 通过电流强度判断是否为故障路径, 继续采用同样方法进行判断, 直到确定故障点。
直流注入法故障定位如图1所示, 故障点为BG段的f点。假设故障相为A相, 首先断开开关K, 将故障线路与电网隔离, 在线路首端O点往A相注入直流电流。然后沿着线路路径来到A点, 利用长绝缘杆将钳形电流表夹在线路上, 分别测量AC段与AB段的的电流强度, 可以判读出故障方向为AB段, 继续在分支点B进行测量, 可以判断故障方向为BG方向, 再在G点进行测量, 则确定故障点在BG段, 沿着BG段返回, 利用二分法进行测量, 即可以确定故障位置。
直流注入法的优势在于能克服线路分布电容影响, 且在高阻接地故障中注入的直流电流几乎全部流向故障点。缺点在于故障线路需停电进行检测, 影响了供电可靠性, 人工巡线在经过山林等的线路中较难开展。
1.2 S注入法
S注入法是一种在线定位方法, 当配网线路发生单相接地时, 首先判断接地相, 并通过母线PT向接地相注入基波频率处于工频n次谐波与n+1次谐波之间的交流电流, 利用专用的信号电流探测器沿线进行查找, 注入信号消失的点即为接地故障点。S注入法优点是在线定位无需停电操作, 且能避免工频和各次谐波的干扰。缺点为需加装信号注入设备, 且在高阻接地故障、瞬时性和间歇性等故障定位应用中有所限制。
2 故障分量定位法
利用故障量分定位的方法包括有:利用电流电压行波折反射原理进行故障定位的行波法以及故障时零序电流分布进行故障定位的零序电流法。
2.1 行波法
行波法是输电线路故障定位的常用方法, 根据在线路上信号采集的位置可分为单端定位法和双端定位法。单端法是在已知行波波速时, 利用检测到的初始行不与来自故障点的第一个反射波的时间差来确定故障距离。双端法则是利用线路两端检测故障产生的初始行波时间差来确定。由于配网线路分支较多, 双端法难以适用。如图2为利用单端法进行故障定位的示意图。
如图2所示, 故障f点在A-B区段内, 在节点A处有分支段A-C, 在O点注入脉冲脉冲信号检测行波信息。其中LAB为区段A-B的长度, LAC为区段A-C长度, LOA为区段O-A的长度。当故障发生时, Sa是故障行波到达节点A反射回故障点, 再从故障点传播到O点, 传播路径为f→A→f→A→O, 与初始行波波头的时间差为2LAf/v;SC的传播路径为f→A→C→A→O, 与初始行波波头的时间差为2 (LAf+LAC) /v。两个反射波时间差为固定值2LAC/v, 且到达检测点O的时间仅与故障点f所在位置有关。通过小波变换等数学方法对两个波最大相关性进行分析, 可以得到两个波同时达到最大值的时刻t, 那么故障距离可以表示为:Lf=L0A+v×t/2。
该方法优点在于无需进行人工巡线, 简单实际。其难点在于当配网线路较为复杂时, 行波在节点之间来回的折反射会发生衰减, 且会受到杂波干扰。
2.2 零序电流法
在中性点不接地的配电系统中, 可采用零序电流的分布特征进行定位的方法。零序电流群体比幅比相法的选线依据是对比各线路零序电流的幅值相位大小, 幅值最大的即为故障线路;零序电流无功功率方向法是指:在非故障线路和故障点下游线路上, 暂态线电压超前零序电流90°。而故障点上游到母线区段上, 暂态线电压滞后零序电流90°。
文献中介绍的故障方向参数D为暂态线电压ut经Hilbert变换 (将ut做-90°相移) 后与暂态零序电流iot的乘积在暂态时段T内的平均值:
在非故障线路及故障点到母线上, D>0, 故障线路下游处, D<0。
在装有馈线终端FTU的配电系统中, 可利用FTU作为检测点, 对线电压和零序电流计算故障方向参数, 根据故障区段两侧方向参数极性相反的特征可对故障区段进行定位。这种方法无需增加设备, 但仅能定位到故障点所在区段无法精确定位到故障点, 且不适用于经消弧线圈接地的系统。
在装有消弧线圈的接地系统中可采用五次谐波比较法:由于故障点产生的谐波电流主要以五次分量为主;零序电流增量法:自动调谐消弧线圈在正常情况下处于过补偿15%的状态, 发生接地后自动调谐到全补偿状态。在调谐前后, 引起的零序电流变化折算到同一电压下时, 故障点之前的线路的零序电流会变化, 而故障点之后的线路的零序电流不会变化。在线路上加装的电流传感器越多, 故障定位的范围越精确。
结语
本文探讨了山林地区单相接地故障的定位难点, 对比了采用注入法和暂态分量法对配网线路的单相接地故障定位方法, 得出单端行波法、零序电流法较适用于山林地区配电线路的单相接地故障定位。
摘要：当山林地区的配网线路发生单相接地故障时, 快速实现故障定位可有效避免故障排查人员盲目进入山林线路走廊带来的人身安全风险, 并能快速复电。本文对利用故障特征量和注入信号法等原理进行故障定位的方法进行了对比和分析, 探讨了适用于山林地区配电系统的故障定位方法。
关键词：配电网,故障定位,零序电流法,注入法,行波法
参考文献
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接地离地区 篇2
接地电阻, 是机电设备最重要的一项安全指标, 接地技术的引入最初是为了防止电力或电子设备遭雷击而采取的保护性措施, 目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地, 从而起到保护设备的作用。
通过本人近十年的高速公路机电工程检测数据分析可知, 甘肃河西地区机电工程外场设备接地电阻指标不合格的情况较多。总结其原因, 主要是因为河西地区土壤电阻率较高, 一味的增加接地极或是扩大接地网面积, 对于降低接地电阻值起到的作用并不大, 而且接地极一般为钢材, 施工成本较高。因此急需一种新的施工技术, 既能有效降低接地电阻, 又能保证施工成本的降低。
2 河西地区常规施工方法下接地电阻计算
河西地区属于高土壤电阻率地区, 大部分地区土壤电阻率ρ≥1000Ω誗m。按照《公路工程质量检验评定标准 (第二册) 机电工程》 (F80/2-2004) 中的有关要求, 外场机电设备防雷接地电阻应小于10Ω。如果按照常规设计标准, 采用人工敷设水平接地极法施工, 依据公式1进行设计计算, 以0.2m等效直径接地体, 埋深为0.5m的常规方法施工时, 要达到小于10Ω的要求, 所需接地极长度为207m, 计算过程如下:
式中:Rh———水平接地极的接地电阻, (Ω) ;
ρ———土壤电阻率, (Ω誗m) ;
L———水平接地极的总长度, (m) ;
h———水平接地极的埋设深度, (m) ;
d———水平接地极的直径或等效直径, (m) ;
A———水平接地极的形状系数, 在采用星形形状时为0。
根据计算结果, 要使接地电阻值达到规范要求, 需要在高速公路旁开挖0.5m深敷设207m长的接地极, 开挖土方量=0.5×0.2×207=20.7m3, 投入成本太高, 必须采用其他方法进行施工。
3 河西地区接地电阻施工解决方案
由于河西地区地下水较少, 采用外引接地极及深埋垂直接地极等施工方式均不适用于该地区。经研究决定, 采用换土的方法来改善土壤电阻率。根据实际经验与已知理论, 换填置换土壤后, 采用星形形状水平接地极的接地电阻计算公式如下:
式中:R1———水平接地极的接地电阻, (Ω) ;
ρ2———置换后土壤电阻率, (Ω誗m) ;
L———水平接地极的长度, (m) ;
d1———切与置换截面圆的直径, (m) ;
d———水平接地极的等效直径, (m) 。
根据该公式, 设计换土方案如下:在接地极敷设处开挖降阻坑, 坑中换填置换土壤, 坑的尺寸为0.5m深, 5m长, 5m宽, 使内切与置换截面圆的直径为5m, 换填土壤选择土壤电阻率为50Ω誗m的黄土, 接地极等效直径不变, 接地极长度为7.5m, 由公式2可计算得到该接地坑的接地电阻R1:
经计算, 开挖降阻坑后接地电阻值仍然不能满足设计要求, 故采用并联降阻坑的方法, 在原降阻坑旁开挖并联两个同样级别的降阻坑, 3个降阻坑等距分布, 相距10m, 以起到屏蔽的作用, 并联后的接地电阻值R2计算如下:
由计算结果可知, 通过换填后, 接地极敷设长度=7.5×3+10×2=42.5m, 换填土方量=0.5×5×5×3=37.5m3。相对于常规设计方案, 仅增加了土方量16.8m3, 却节约了等效直径为0.2m的钢材164.5m, 大幅度节约了施工成本。
4 结论
换土法施工可以有效降低甘肃河西高土壤电阻率地区的接地电阻施工成本, 具有良好的应用前景。
摘要：研究甘肃河西高土壤电阻率地区降低接地电阻的施工技术, 降低施工成本, 对类似地区的接地电阻施工具有具有指导性作用。
关键词：甘肃河西,接地电阻,降低,施工成本
参考文献
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冻土地区某变电站接地方案研究 篇3
冻土对接地电阻有很大影响。随着温度降低, 土壤中盐等化学物质溶解度将下降, 使导电离子数目减少, 同时水的粘度将增大, 导致溶液中导电离子运动阻力增大, 运动速度减缓, 土壤电阻率升高。反之温度升高, 土壤中水分解冻, 使得电离子数目增加, 水的粘度降低, 土壤电阻率降低[1]。
冻土土壤电阻率的跳变, 对接地电阻影响很大。若将接地网直接敷设在冻土层, 一是电阻率跳变会影响接地电阻;二是在夏季表层土壤部分融化, 而下部土壤未融化, 此时接地电阻仍较大, 而接触电压和跨步电压的允许值会下降, 影响运行人员安全[2]。本文推荐将地网敷设在冻土层以下。
2 计算参数输入
2.1 土壤地质情况
本站地域冻土深度为1.6m, 下层电阻率约为80Ω·m, 考虑季节系数及场地土方平整的影响, 冬季最严重情况冻土土壤电阻率取400Ω·m。
2.2 入地短路电流
本站220k V母线短路时, 三相短23k A, 单相短24.7k A;66k V母短路时, 三相短17.8k A, 计算可得:
式中, Ig为入地短路电流, k A;kel为避雷线分流系数, 取50%;Ibn为主变中性点入地电流, 根据变电站接线形式计算取2.7k A;Imax为最大短路电流, 取24.7k A。
2.3 接地体截面选择
本站地下水及场地土对钢材有微腐蚀性。结合腐蚀特性, 本站选用镀锌扁钢作接地材料。
根据《交流电气装置的接地设计规范》 (GB/T 50065—2011) , 求得接地导体最小截面:
式中, sg为导体最小截面积, mm2;Ig为入地短路电流, 取11k A;C为短路等效持续时间, 取0.5s;te为接地材料的热稳定系数, 取70。
考虑40a设计寿命, 及腐蚀影响, 求得接地导体截面为:
式中, a为接地扁钢宽度, 取60mm;b为接地扁钢厚度, 取6mm;γ为年腐蚀速度, 取0.065mm/a;A为地网设计寿命, 取40a。
接地导体选用60mm×6mm扁钢满足要求, 接地引下线按不小于接地导体截面的75%选取, 选60mm×8mm扁钢。
3 地网设计及安全性分析
3.1 等间距地网设计方案
3.1.1 地网设计方案
采用软件CDEGS进行建模, 主地网埋深1.8m, 采用100m×80m矩形地网, 网孔大小10m×10m等间距布置。经仿真计算, 接地电阻为0.45Ω, 最大接触电压为1332V, 最大跨步电压为219V。
3.1.2 地网安全性分析
根据《交流电气装置的接地设计规范》 (GB/T 50065—2011) , 接触电压和跨步电压允许值计算公式如下:
式中, ρs为土壤电阻率;Cs为表层衰减系数;Ut为接触电势允许值;Us为跨步电势允许值;ts为短路持续时间。
经计算, 若不采取绝缘处理措施, 接触电压允许值为342V, 跨步电压允许值为642V, 接触电压不满足运行要求。
若设置绝缘地坪处理, 采用150mm厚度碎石+沥青绝缘地坪, 电阻率为5000Ω·m, 此时接触电压允许值为1193V, 仍不满足安全运行要求。
3.2 不等间距地网+均压带设计方案
3.2.1 地网设计方案
将等间距设计改为按最优压缩比0.7设计, 外围敷设埋深2.0m深度的均压带, 其他设计参数均不变, 经仿真计算, 其接地电阻为0.42Ω, 接触电压和跨步电压分布见图1和图2。
3.2.2 地网安全性分析
经仿真计算, 做绝缘地面处理后, 接触电压和跨步电压最大值分别为922V和186V, 小于对应允许值1193V和642V, 满足安全运行要求。
另外, 地下接地体在极低温状态收缩变短, 土体冻胀冻结具有较高的嵌固效果, 容易使接地带连接部位受拉断裂;建议地下接地体在适当部位设伸缩节, 伸缩节最大间距不宜大于30m。
4 结论
经CDEGS软件仿真计算, 本站采用等间距地网无法满足安全运行要求。采取不等间距+均压带方案, 地网接地电阻降为0.42Ω, 做绝缘地坪处理后, 接触电压和跨步电压分别为922V和186V, 小于对应允许值1193V和642V, 满足安全运行要求。
为解决土体及接地体热胀冷缩影响接地体的寿命, 建议地下接地体设置伸缩节, 伸缩节最大间距不大于30m。
摘要：对冻土地区某变电站接地网设计了等间距地网和不等间距地网+均压带2种方案, 经仿真计算, 不等间距地网+均压带方案能满足安全运行要求。为解决土体及接地体热胀冷缩影响接地体的寿命, 建议地下接地体设置伸缩节, 伸缩节最大间距不大于30m。
关键词：冻土,变电站接地,不等间距地网
参考文献
[1]陈慈萱, 刘旭, 青藏线冻土地区接地问题探讨[J].铁道通信信号, 2006, 42 (8) :6-8.