一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明通過測(cè)量桿塔周圍土壤電阻率反演土壤的分層情況，利用CDEGS軟件，通過大量的計(jì)算來確定柔性石墨垂直接地極在桿塔接地網(wǎng)中的分布，建立三維立體輸電線路桿塔接地網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)桿塔接地網(wǎng)差異化設(shè)計(jì)，最大程度上降低地網(wǎng)的沖擊接地電阻。本發(fā)明根據(jù)不同的地形條件，對(duì)每基桿塔進(jìn)行三維立體接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，最大程度上降低沖擊接地電阻，為電力部門的桿塔接地網(wǎng)改造提供參考，而且該方法對(duì)各種電壓等級(jí)的桿塔均適用。
【專利說明】一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，屬于電力系統(tǒng)防雷接地技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展，架空線路長(zhǎng)度不斷擴(kuò)大，且暴露在曠野，很容易受到雷擊，從統(tǒng)計(jì)情況看，在我國電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)中，雷擊導(dǎo)致的跳閘次數(shù)約占高壓線路運(yùn)行總跳閘次數(shù)的40%?70%，特別是在多雷，土壤電阻率高，地形復(fù)雜的地區(qū)，雷擊線路而引起的事故率更加高。在輸電線路中，桿塔的接地是輸電線路防治雷擊跳閘的重要手段，可靠的接地能夠提高線路防雷水平，有效的保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平、降低線路雷擊跳閘率的重要舉措。目前常輸電線路桿塔接地網(wǎng)降阻主要采用采取水平外延接地體、接地模塊、施加降阻劑、采用離子接地棒等方式。
[0004]水平外延接地體是目前桿塔降阻措施中最常用的一種措施。該方法施工簡(jiǎn)單，但要求桿塔周圍有足夠的空間去延長(zhǎng)水平接地極，有時(shí)會(huì)帶來征地賠償。而且在以往運(yùn)行過程中，水平長(zhǎng)度的增加，提高了電感，且在達(dá)到一定長(zhǎng)度后，會(huì)出現(xiàn)接地電阻不再降低的現(xiàn)象。一味地延長(zhǎng)水平接地體，不僅難以降低沖擊接地電阻，而且會(huì)造成資源的浪費(fèi)。采用接地模塊降低了接地體與周圍土壤間的接觸電阻，增大了接地體本身的散流面積，進(jìn)而達(dá)到降阻的效果。但接地模塊降低的是工頻接地電阻，對(duì)沖擊接地電阻的影響不大。降阻劑可以降低接地體周圍土壤的電阻率，在短期內(nèi)能起到較好的降阻效果，但會(huì)隨著雨水沖刷和土壤中水位的變化而失去作用，降阻穩(wěn)定性較差，并且使用某些降阻劑會(huì)加速金屬接地網(wǎng)的腐蝕。離子接地棒銅管內(nèi)的無機(jī)鹽晶體靠吸收外界的水分而離解成導(dǎo)電的電解液，導(dǎo)電的離子逐步進(jìn)入周圍土壤中，降低了土壤電阻率。但離子接地棒的壽命較短，需要經(jīng)常性的向銅管內(nèi)補(bǔ)充無機(jī)鹽，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。
[0005]通過對(duì)比可知，現(xiàn)有的降阻方式存在資源浪費(fèi)、降阻穩(wěn)定性差等問題，難以有效降低桿塔接地網(wǎng)的沖擊接地電阻。因此提出一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法對(duì)提高線路的耐雷水平、降低線路的雷擊跳閘率具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有降阻技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，通過大量的計(jì)算來確定柔性石墨垂直接地極在桿塔接地網(wǎng)中的分布，最大程度上降低沖擊接地電阻。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，通過測(cè)量桿塔周圍土壤電阻率反演土壤的分層情況，利用CDEGS軟件，通過大量的計(jì)算來確定柔性石墨垂直接地極在桿塔接地網(wǎng)中的分布，建立三維立體輸電線路桿塔接地網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)桿塔接地網(wǎng)差異化設(shè)計(jì)，最大程度上降低地網(wǎng)的沖擊接地電阻。
[0008]所述方法的步驟為:
(1)土壤電阻率測(cè)量和土壤分層反演；
(2)計(jì)算確定柔性石墨垂直接地極在接地網(wǎng)中的分布；
(3)建立三維立體接地網(wǎng)模型；
(4)最大程度降低沖擊接地電阻。
[0009]所述土壤電阻率反演是對(duì)四極法所測(cè)土壤電阻率的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到更接近真實(shí)值的土壤電阻率。
[0010]所述三維立體接地網(wǎng)是水平接地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合構(gòu)成的三維立體接地裝置。
[0011 ]所述差異化設(shè)計(jì)是根據(jù)不同的地形條件，依據(jù)基桿塔所在位置的土壤分層情況和土壤電阻率的不同，對(duì)每基桿塔分別進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，以最大程度上降低沖擊接地電阻。
[0012]所述柔性石墨垂直接地極利用石墨基柔性接地材料制成，能有效防腐且降低沖擊接地電阻。
[0013]本發(fā)明方法適用于山區(qū)施工場(chǎng)地受到限制，無法通過延長(zhǎng)水平接地體降低沖擊接地電阻的桿塔接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明根據(jù)不同的地形條件，對(duì)每基桿塔進(jìn)行三維立體接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，最大程度上降低沖擊接地電阻，為電力部門的桿塔接地網(wǎng)改造提供參考，而且該方法對(duì)各種電壓等級(jí)的桿塔均適用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式流程圖；
圖2為土壤的分層情況示意圖；
圖3為不使用柔性石墨垂直接地極的接地網(wǎng)示意圖；
圖4為采用柔性石墨垂直接地極時(shí)的三維立體接地網(wǎng)示意圖；
圖5為土壤電阻率測(cè)量示意圖；
其中:圖4中，I為柔性石墨垂直接地極;2為柔性石墨方框接地體;3為柔性石墨射線接地體。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的流程圖，從中可以看出來發(fā)明的實(shí)施過程主要分4個(gè)步驟:
(1)土壤電阻率測(cè)量和土壤分層反演；
(2)計(jì)算確定柔性石墨垂直接地極在接地網(wǎng)中的分布；
(3)建立三維立體接地網(wǎng)模型；
(4)最大程度降低沖擊接地電阻。
[0017]下面以某桿塔的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)作為一個(gè)實(shí)施例。
[0018]假定該桿塔所處地形為圖2所示土壤分層情況，其中上層土壤深度為2m，土壤電阻率為1000 Ω.m，下層土壤深度為無窮大，土壤電阻率為100 Ω.m。
[0019]圖3為輸電線路桿塔接地網(wǎng)常用的接地網(wǎng)形式，不使用柔性石墨垂直接地極。其中方框邊長(zhǎng)為10m，四角射線長(zhǎng)度為30m，埋深為0.8m。
[0020]圖4為本發(fā)明設(shè)計(jì)的三維立體接地網(wǎng)，采用柔性石墨垂直接地極。其中方框邊長(zhǎng)為10m，四角射線長(zhǎng)度為20m，垂直接地極長(zhǎng)度為5m，埋深為0.Sm。該地網(wǎng)材料用量和圖3所示地網(wǎng)相同。
[0021]兩種地網(wǎng)的接地材料均采用柔性石墨接地材料，該材料電阻率為3.25X10—5 Ω.m，相對(duì)磁導(dǎo)率為I。利用CDEGS對(duì)圖3和圖4所示接地網(wǎng)進(jìn)行沖擊接地電阻計(jì)算，沖擊接地電流波形參數(shù)設(shè)置為2.6/50ys，峰值為50kA。
[0022]計(jì)算得到圖3所示地網(wǎng)的沖擊接地電阻Λ=28.74 Ω，圖4所示地網(wǎng)的沖擊接地電阻奶=14.60，結(jié)果表明使用本發(fā)明設(shè)計(jì)的地網(wǎng)，沖擊接地電阻顯著減小，約減少了49.16%。因此在實(shí)際接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使用柔性石墨垂直接地極，而不是一味地采用伸長(zhǎng)接地體的方式。采用本發(fā)明的方法既可以防止接地網(wǎng)的腐蝕，又可以降低沖擊接地電阻。
[0023]本實(shí)施例采用四極法測(cè)量土壤電阻率a
[0024]如圖5所示，土壤電阻率的測(cè)量步驟如下:
(1)四根極棒布設(shè)在一條直線上，極棒的間距相等為a;
(2)極棒與儀表上接線端子的連接順序不能顛倒；
(3)各極棒的打入地下深度/7不應(yīng)超過極棒間距a的1/20;
(4)為避免地下埋設(shè)的金屬物對(duì)測(cè)量造成的干擾，在了解地下金屬物位置的情況下，可將接地棒排列方向與地下金屬物(管道)走向呈垂直狀態(tài)。
[0025]測(cè)量中通過改變極距a，得到多組(至少5組)視在電阻值7?，測(cè)量結(jié)束后，將測(cè)量得到的多組數(shù)據(jù)導(dǎo)入國際著名軟件包⑶EGS中進(jìn)行計(jì)算，利用⑶EGS中的RESAP模塊進(jìn)行土壤電阻率反演，進(jìn)而得到土壤的分層情況和每層土壤的電阻率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法在山區(qū)施工場(chǎng)地受到限制的地區(qū)，對(duì)桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，利用柔性石墨垂直接地極與柔性石墨水平接地體配合，構(gòu)成三維立體接地網(wǎng)，進(jìn)而降低輸電線路桿塔接地網(wǎng)的沖擊接地電阻； 所述方法的步驟為: (1)土壤電阻率測(cè)量和土壤分層反演； (2)計(jì)算確定柔性石墨垂直接地極在接地網(wǎng)中的分布； (3)建立三維立體接地網(wǎng)模型； (4)最大程度降低沖擊接地電阻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述土壤電阻率反演是對(duì)四極法所測(cè)土壤電阻率的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到更接近真實(shí)值的土壤電阻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述三維立體接地網(wǎng)是水平接地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合構(gòu)成的三維立體接地裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述柔性石墨垂直接地極利用石墨基柔性接地材料制成，能有效防腐且降低沖擊接地電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述對(duì)桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，依據(jù)基桿塔所在位置的土壤分層情況和土壤電阻率的不同，對(duì)每基桿的接地網(wǎng)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定所用柔性石墨垂直接地極的長(zhǎng)度和兩個(gè)垂直接地極之間的距離。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低桿塔接地網(wǎng)沖擊接地電阻的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法適用于山區(qū)施工場(chǎng)地受到限制，無法通過延長(zhǎng)水平接地體降低沖擊接地電阻的桿塔接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】G01R27/02GK105929241SQ201610421555
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】周友武, 徐寧, 阮江軍, 黃道春, 龍明洋, 郭志鋒, 郭泉輝, 張宇, 胡京
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 武漢大學(xué)