大中型水电站接地网设计分析与研究

• 作 者: 成文杰
• 机 构: 重庆大学
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 水电站 接地网 电力系统 电气设计

水电站良好的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证，因此，接地网问题的研究在大中型水电站电气设计中占有重要地位。大多数水电站建于土壤状况复杂的地区，并且随着电力系统容量的不断增大，入地短路电流大幅升高，采用传统的经验公式设计计算方法很难满足现代接地网设计的要求，现代计算机的应用为复杂土壤结构下土壤模型的建立以及接地网的设计计算提供了有效手段。　　研究表明，实际的非均匀土壤可以采用分层土壤结构模型进行模拟，这是接地网设计的基础。本文根据大中型水电站的实际情况，提出了水平和垂直复合分层土壤结构模型；以恒定电场中点电流源格林函数的求取方法为理论依据，结合复镜像法和边界条件，推导得出了复合分层土壤模型中点电流源的格林函数，并用MATLAB软件编写了采用复合分层土壤模型计算接地网接地电阻的程序，实现接地网导体微段划分后电位计算系数矩阵的计算，并根据电位计算系数矩阵得到水下接地网的接地电阻值；为验证程序的正确性，文中提供了不同情况下的计算实例，并将计算结果分别与CDEGS软件计算结果以及他人研究成果进行对比。　　本文以梨园水电站为例，对其接地系统进行了研究。首先，分别采用规程法和ATP软件对梨园水电站各短路形式的短路电流进行计算，并将所得结果进行对比，得出梨园水电站最大入地短路电流，在此基础上确定梨园水电站接地网接地电阻允许值。其次，根据对接地网接地电阻影响因素仿真所得结论以及梨园水电站土壤电阻率的测量值，对梨园水电站水下接地网进行设计计算，得出梨园水电站现有接地系统接地电阻不满足要求；依据接触电压和跨步电势允许值，对出线平台和主变室接地网进行设计和优化，拟确定出线平台接地网采用均压导体根数为6×14的不等间距布置方案，主变室接地网采用均压导体根数为6×13不等间距布置、5根30m垂直接地极的立体接地网方案。最后，基于对水电站接地网降阻技术和方法的简单介绍，将增设水下接地网和布置垂直接地极的降阻效果进行对比，最终拟确定采用多区域联合增设水下接地网方案，即在大坝坝前、导流洞引渠两侧、泄洪冲沙洞出口三个区域增设11.85万平方米的水下接地网。