一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得方法
【專利摘要】一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得方法，包括以下步驟：步驟一、確定接地土壤電阻率及測試點；步驟二、計算主接地網的電阻值；步驟三、計算降低土壤電阻率的輔助接地網電阻值；步驟四、計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電阻值。本發(fā)明提供一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得方法，解決喀斯特地質地貌特征的接地網土壤電阻率不均勻和土壤電阻率極高兩個技術難題。
【專利說明】
一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲 得方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及接地技術領域，特別是一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地 網電阻值的獲得方法。
【背景技術】
[0002] 電站或變電站接地網是電力系統(tǒng)實際施工工程中的重要組成部分，與變電站的長 期正常安全運行息息相關?？λ固氐貐^(qū)"石漠化"，巖溶和山間谷地地貌，土壤少，貯水能力 低，這樣的地質地貌特征，其土壤電阻率極高土壤電阻率高，不同位置的地質情況相差很 大，設計接地網接地性能的優(yōu)劣直接關系到站內工作人員的人身安全和各種電氣設備的安 全，因此因地制宜設計合理性價比的接地網，合理計算接地網電阻具有較強的工程實際意 義和較好的經濟價值。
[0003] 接地網設計是依靠設計手冊上的經驗公式(包括接地阻抗、跨步電壓和接觸電壓 等)再結合設計者自身的經驗完成的。這些經驗公式是電力工作者多年經驗的總結，有著較 高的實用價值，在接地網設計中被廣泛使用。但傳統(tǒng)的經驗公式在設計復雜條件下（如喀斯 特地區(qū))接地網時存在明顯的缺陷:設計手冊上的經驗公式沒有考慮土壤的不均勻性，喀斯 特地質地貌特征的土壤一般不均勻，而傳統(tǒng)的經驗公式把土壤視為均勻土壤，因而造成很 大的計算誤差，本項發(fā)明可以大幅度減小這種誤差。同時本項發(fā)明中采用"外引式"、"復式 樓"和"深探式"三種方法來解決喀斯特地質地貌特征的土壤電阻率極高這一缺陷，并較精 確的計算接地網的電阻，使接地網參數(shù)達到設計和施工標準。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接 地網電阻值的獲得方法，解決喀斯特地質地貌特征的接地網土壤電阻率不均勻和土壤電阻 率極高兩個技術難題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種喀斯特地質地貌特征的 電站或變電站接地網電阻值的獲得方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、確定接地土壤電阻率及測試點；
[0007] 步驟二、計算主接地網的電阻值；
[0008] 步驟三、計算降低土壤電阻率的輔助接地網電阻值；
[0009] 步驟四、計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電阻值。
[0010] 進一步，所述確定接地土壤電阻率及測試點方法如下：選取η個測試點，接地網的 引上線處測試點的土壤密度大于接地網其他位置測試點的土壤密度;然后計算接地網土壤 平均電阻率0[，采用加權平均法4[ = 0業(yè)+0202 + '"01^，且€[1+(1十"€[11=1，€[1，€[ 2'"€[11為對應 測試點權值，口^^^對應接地網土壤測試點的電阻率。
[0011] 進一步，所述計算主接地網的電阻值方法如下：主接地網采用水平鋪設接地體和 垂直接地，聯(lián)合構成復合式人工主接地裝置，主接地體與避雷裝置的接地體分開;平鋪設接 地體采用熱鍍鋅扁鋼焊接而成，垂直接地體采用熱鍍鋅鋼管均勻分布在接地網場地的四周 及中心點，水平鋪設接地體的阻值為：
[0013] 垂直接地體的阻值為：
[0015]水平鋪設接地體與垂直接地體焊接之間的阻值為：
[0017]式（1)-(3)中Lc為接地網網孔導體長度，Lr為接地網垂直接地體每根棒的長度，a 為水平鋪設接地體的直徑，b為垂直接地體的直徑，
，a'為導體值，其中，h為主接地 網的厚度，A為主接地網覆蓋的面積，nr為主接地網的導體數(shù)量，k l、k2為調整系數(shù)，由下式 確定
[0020] 式(4)、（5)中x、y分別為接地網長和寬。
[0021] 進一步，所述輔助接地網可采用"外引式"、"復式樓"或"深探式"。
[0022] 進一步，所述"外引式"采用外延輔助接地網與主接地網相聯(lián)，外延輔助接地網采 用高效石墨接地模塊;外延輔助接地網對稱分布主接地網四周；高效石墨接地模塊數(shù)量計 算c〇=Ceiling[(P#/Rk)，l]，取其上限值;該方法主要應用于站地址大，且開闊，外延輔助 接地網電阻
[0024] 式(6)中λ為接地坑直徑，數(shù)值由高效石墨接地模塊生產廠家提供;R為接地網設計 要求值;k為調整系數(shù)，取值范圍為0.6-0.9，取決于Ρ Σ; 是單塊高效石墨接地模塊的阻值。
[0025] 進一步，其特征在于，所述"復式樓"采用上下兩層立體接地網，在場地回填之前， 在原地面之下，敷設輔助接地網，用鍍鋅扁鋼按網格組織，在邊緣地帶加垂直接地極，在接 地網側面采用鍍鋅扁鋼作接地引線與上層主接地網相連。上層主接地網采用鍍鋅扁鋼按網 格組織，敷設在設計標高以下，上下層之間、上層接地體與各個建筑物保證安全距離。該方 法主要應用于站址占地面積小，且為巖石區(qū)，"復式樓"輔助接地網電阻
[0027]進一步，其特征在于，所述"深探式"采用打離子接地深井的方式，沿接地網的外 圍，選取安裝垂直離子接地井，與站區(qū)主接地網并聯(lián)。同時電氣操作平臺及周圍鋪設水泥礫 石地面，用以提高地表電阻率，降低人身承擔電壓。為防止轉移電壓的影響，通向站外的管 道均采用絕緣。大門等人員較多的場站門口采用帽檐式均壓帶處理等方式，進一步提高接 地的安全性，"深探式"輔助接地網電阻
[0029] 進一步，其特征在于，所述計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電 阻值為Rf//Rg。
[0030] 相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] 1)該發(fā)明充分考慮了喀斯特地質地貌特征的接地網地址土壤電阻率不均勻，避免 了傳統(tǒng)的經驗公式把土壤視為均勻土壤，而造成接地網電阻計算的誤差。
[0032] 2)喀斯特地質地貌特征的主接地網電阻采取精確計算，不是傳統(tǒng)的經驗估算。
[0033] 3)采用有效降低高土壤電阻率措施后，實現(xiàn)了輔助接地網電阻的精確計算。
【具體實施方式】
[0034] -種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0035] 步驟一、確定接地土壤電阻率及測試點；
[0036]步驟二、計算主接地網的電阻值；
[0037]步驟三、計算降低土壤電阻率的輔助接地網電阻值；
[0038]步驟四、計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電阻值。
[0039] 進一步，所述確定接地土壤電阻率及測試點方法如下：選取η個測試點，接地網的 引上線處測試點的土壤密度大于接地網其他位置測試點的土壤密度;然后計算接地網土壤 平均電阻率0[，采用加權平均法4[ = 0101+(1202 + '"€[1^11，且(11+€[2 + ~€[11=1，(11，€^"€[11為對應 測試點權值，口^^^對應接地網土壤測試點的電阻率。
[0040]進一步，所述計算主接地網的電阻值方法如下：主接地網采用水平鋪設接地體和 垂直接地，聯(lián)合構成復合式人工主接地裝置，主接地體與避雷裝置的接地體分開;平鋪設接 地體采用熱鍍鋅扁鋼焊接而成，垂直接地體采用熱鍍鋅鋼管均勻分布在接地網場地的四周 及中心點，水平鋪設接地體的阻值為：
[0042] 垂直接地體的阻值為：
[0044]水平鋪設接地體與垂直接地體焊接之間的阻值為：
[0046]式（1)_(3)中Lc為接地網網孔導體長度，Lr為接地網垂直接地體每根棒的長度，a 為水平鋪設接地體的直徑，b為垂直接地體的直徑，
a'為導體值，其中，h為主接地 網的厚度，A為主接地網覆蓋的面積，nr為主接地網的導體數(shù)量，k l、k2為調整系數(shù)，由下式 確定
[0049] 式(4)、（5)中x、y分別為接地網長和寬。
[0050] 進一步，所述輔助接地網可采用"外引式"、"復式樓"或"深探式"。
[0051] 進一步，所述"外引式"采用外延輔助接地網與主接地網相聯(lián)，外延輔助接地網采 用高效石墨接地模塊;外延輔助接地網對稱分布主接地網四周；高效石墨接地模塊數(shù)量計 算c〇=Ceiling[(P#/Rk)，l]，取其上限值;該方法主要應用于站地址大，且開闊，外延輔助 接地網電阻
[0053]式(6)中λ為接地坑直徑，數(shù)值由高效石墨接地模塊生產廠家提供;R為接地網設計 要求值;k為調整系數(shù)，取值范圍為0.6-0.9，取決于ρ? ; 是單塊高效石墨接地模塊的阻值。 [0054]進一步，其特征在于，所述"復式樓"采用上下兩層立體接地網，在場地回填之前， 在原地面之下，敷設輔助接地網，用鍍鋅扁鋼按網格組織，在邊緣地帶加垂直接地極，在接 地網側面采用鍍鋅扁鋼作接地引線與上層主接地網相連。上層主接地網采用鍍鋅扁鋼按網 格組織，敷設在設計標高以下，上下層之間、上層接地體與各個建筑物保證安全距離。該方 法主要應用于站址占地面積小，且為巖石區(qū)，"復式樓"輔助接地網電阻
[0056]進一步，其特征在于，所述"深探式"采用打離子接地深井的方式，沿接地網的外 圍，選取安裝垂直離子接地井，與站區(qū)主接地網并聯(lián)。同時電氣操作平臺及周圍鋪設水泥礫 石地面，用以提高地表電阻率，降低人身承擔電壓。為防止轉移電壓的影響，通向站外的管 道均采用絕緣。大門等人員較多的場站門口采用帽檐式均壓帶處理等方式，進一步提高接 地的安全性，"深探式"輔助接地網電阻
[0058] 進一步，其特征在于，所述計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電 阻值為Rf//Rg。
[0059] 以某喀斯特地質地貌特征的某變電站為例，占地面積為6000多平方米，站址年均 雷暴日d/A為49.7，現(xiàn)場環(huán)境地質條件較差，大多為擠壓的巖石斷層石縫，且有多處小型溶 洞，地下水困難，勘測當日測得的現(xiàn)場表層土壤電阻率值在300-500歐.米。主接地網由水平 接地體采用60*8的熱鍍鋅扁鋼按6米間距組成網狀水平接地體，埋深0.8米，垂直接地體采 用100mm，長20米的鍍鋅鋼管，均勻分布在場地的四周及中心點。選取100個電阻率測試點， 采用加權平均法得Ω .m，60*8的熱鍍鋅扁鋼構成網狀水平接地 體總長10800米;設備引下線采用80*8的熱鍍鋅扁鋼總長2000米;垂直接地體總長136米;焊 接點1116個。據(jù)此條件按本發(fā)明主接地體電阻Rg= 10.33歐，DL/T 621-1997交流電氣裝置 的接地的要求，工頻接地電阻不大于0.5歐，因此主接地網不滿足設計值。
[0060] 采取"外引式"輔助接地，分別在站址的東南、西南、西北三個方向上增設三個輔助 接地網與主接地網相連，輔助接地極采用第三代高效石墨接地模塊，λ = 0.14(生產廠家提 供），Ρ? = 400歐米，所以K = 0.8，R = 0.5歐，帶入ω = Ceiling[(PEVRk)，1]，可使用 150塊接 地模塊，分配到三個輔助接地極中。則接地網總電阻為Rf//Rg=〇.49歐，達到了運行要求。
[0061] 另一實施例，：喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網采用"復式樓"輔助接 地，站址占地面積小，且為巖石區(qū)，采用上下兩層立體接地網，在場地回填之前，在原地面之 下0.5米處，敷設輔助接地網，用60*8的鍍鋅扁鋼按20米*20米網格組織，在邊緣地帶加打 2.5米長的垂直接地極，在接地網側面采用4路80*8的鍍鋅扁鋼作接地引線與上層主接地網 相連。上層主接地網采用60*8的鍍鋅扁鋼按10米*10米網格組織，敷設在設計標高以下0.8 米，上下層之間相離10米，上層接地體與各個建筑物保證安全距離。據(jù)此條件按本發(fā)明主接 地體電阻Rf = 0.45歐。在實施例1中Rg = 10.33歐，則接地網總電阻Rf//Rg = 0.43歐，達到了 運行要求。
[0062] 上述的實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，而不應視為對于本發(fā)明的限制，本發(fā) 明的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的 等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內的等同替換改進，也在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得方法，其特征在于， 包括W下步驟： 步驟一、確定接地±壤電阻率及測試點； 步驟二、計算主接地網的電阻值； 步驟Ξ、計算降低±壤電阻率的輔助接地網電阻值； 步驟四、計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電阻值。2. 根據(jù)權利要求1所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述確定接地±壤電阻率及測試點方法如下:選取η個測試點，接地網的 引上線處測試點的±壤密度大于接地網其他位置測試點的±壤密度;然后計算接地網±壤 平均電阻率PΣ，采用加權平均法，PΣ = 日l化+日2P2+.··αnPn，且αl+α2+…αn=l，αl,α2…αn為對應 巧聯(lián)點權值，Ρ?，Ρ2，···Ρη為對應接地網±壤測試點的電阻率。3. 根據(jù)權利要求1所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述計算主接地網的電阻值方法如下：主接地網采用水平鋪設接地體和 垂直接地，聯(lián)合構成復合式人工主接地裝置，主接地體與避雷裝置的接地體分開;平鋪設接 地體采用熱鍛鋒扁鋼焊接而成，垂直接地體采用熱鍛鋒鋼管均勻分布在接地網場地的四周 及中屯、點，水平鋪設接地體的阻值為：式（1)-(3)中Lc為接地網網孔導體長度，Lr為接地網垂直接地體每根棒的長度，a為水 平鋪設接地體的直徑，b為垂直接地體的直徑，二該，a >為導體值，其中，h為主接地網 的厚度，A為主接地網覆蓋的面積，nr為主接地網的導體數(shù)量，kl、k2為調整系數(shù)，由下式確 定：(4)(5) 式中x、y分別為接地網長和寬。4. 根據(jù)權利要求1所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述輔助接地網可采用"外引式"、"復式樓"或"深探式"。5. 根據(jù)權利要求4所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，所述"外引式"采用外延輔助接地網與主接地網相聯(lián)，外延輔助接地網采用高效石墨 接地模塊；外延輔助接地網對稱分布主接地網四周；高效石墨接地模塊數(shù)量計算ω = Ceiling[(PsA/Rk)，l]，取其上限值;該方法主要應用于站地址大，且開闊，外延輔助接地網 電阻化) 式(6)中λ為接地坑直徑，數(shù)值由高效石墨接地模塊生產廠家提供;R為接地網設計要求 值;k為調整系數(shù)，取值范圍為0.6-0.9; R。是單塊高效石墨接地模塊的阻值。6. 根據(jù)權利要求4所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述"復式樓"采用上下兩層立體接地網，在場地回填之前，在原地面之 下，敷設輔助接地網，用鍛鋒扁鋼按網格組織，在邊緣地帶加垂直接地極，在接地網側面采 用鍛鋒扁鋼作接地引線與上層主接地網相連。上層主接地網采用鍛鋒扁鋼按網格組織，敷 設在設計標高W下，上下層之間、上層接地體與各個建筑物保證安全距離。該方法主要應用 于站址占地面積小，且為巖石區(qū)，"復式樓"輔助接地網電阻(7)7. 根據(jù)權利要求4所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述"深探式"采用打離子接地深井的方式，沿接地網的外圍，選取安裝 垂直離子接地井，與站區(qū)主接地網并聯(lián)。同時電氣操作平臺及周圍鋪設水泥堿石地面，用W 提高地表電阻率，降低人身承擔電壓。為防止轉移電壓的影響，通向站外的管道均采用絕 緣。大口等人員較多的場站口 口采用帽檐式均壓帶處理等方式，進一步提高接地的安全性， "深探式"輔助接地網電阻(8)68. 根據(jù)權利要求1所述一種喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網電阻值的獲得 方法，其特征在于，所述計算喀斯特地質地貌特征的電站或變電站接地網的電阻值為Rf/7 民go
【文檔編號】G06F19/00GK106096225SQ201610362240
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】陳堂賢, 邢航, 周旖輝, 陳茜, 劉艷芳, 范聲海
【申請人】三峽大學