不同土壤條件下接地材料的接地電阻研究

王榮印，劉建勛

(山東理工大學(xué)，山東 淄博 255000)

不同土壤條件下接地材料的接地電阻研究

王榮印，劉建勛

(山東理工大學(xué)，山東 淄博 255000)

摘要：針對電力系統(tǒng)變電站接地網(wǎng)現(xiàn)行的銅、鋼以及銅包鋼等金屬接地材料接地特 性的不同，本文在不同的土壤電阻率下對比分析了三者的接地電阻，本文所做工作為變電站接地網(wǎng)的材料選擇及優(yōu)化改造提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站接地網(wǎng)；接地電阻；土壤電阻率

1引言

隨著我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定性逐步提高,人為因素導(dǎo)致系統(tǒng)線路故障逐步減少,電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,大多數(shù)事故都是由雷擊輸電線路或桿塔引起跳閘所致[1],輸電桿塔的接地裝置是維護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、保障設(shè)備與人員安全的重要措施和根本保證[2], 電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)顯示, 在我國輸電線路跳閘率比較高的地區(qū),高壓線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中,由雷擊引起的次數(shù)約占40-70%,特別是在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū),雷擊輸電線路引起的事故概率更高。根據(jù)防雷效果以及實(shí)際施工投資及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，降低桿塔接地電阻是輸電線路最為經(jīng)濟(jì)可靠的防雷措施?，F(xiàn)行電力系統(tǒng)接地裝置主要采用銅、鋼、鍍鋅鋼以及銅包鋼等金屬接地材料[3]，輸電線路桿塔接地網(wǎng)在高頻雷電流或短路電流流經(jīng)接地體時(shí)，接地體呈現(xiàn)出區(qū)別于工頻時(shí)的阻抗特性，接地阻抗(包括阻性成分與電抗部分)更接近接地體實(shí)際通流特征[4]。接地網(wǎng)的接地阻抗值受趨膚效應(yīng)、電感效應(yīng)、 電容效應(yīng)以及大電流作用下的火花放電效應(yīng)等多個(gè)復(fù)雜物理過程的影響[5]。所以研究高頻電流下的接地體的趨膚效應(yīng)、電感效應(yīng)具有實(shí)際的工程意義，其中接地材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率以及土壤電阻率往往是影響趨膚效應(yīng)、電感效應(yīng)的重要因素，對比分析不同接地材料在高頻電流作用下的趨膚效應(yīng)和電感效應(yīng)對接地阻抗的影響是研究接地阻抗的主要方法。

2土壤電阻率對幾種接地材料特性的影響

本節(jié)運(yùn)用CDEGS接地計(jì)算軟件對不同土壤條件下銅、鋼接地網(wǎng)的接地特性進(jìn)行對比分析。

計(jì)算選取的接地材料分別為黃銅、45號鋼和不同直徑的石墨復(fù)合接地材料,各接地材料的電磁參數(shù)及直徑尺如表1所示[6]。

表1　不同接地材料的參數(shù)

假設(shè)變電站采用面積為100m×100m，接地網(wǎng)網(wǎng)孔為10m×10m，地網(wǎng)埋深為0.8m。選取某一邊角點(diǎn)為注流點(diǎn)，入地電流取工頻10kA。變電站土壤電阻率分別取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m及1000Ω·m[6]。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2

由表2可知，三種接地材料的接地電阻隨著土壤電阻率的增大而明顯增大，銅接地材料的接地電阻在相同的電阻率條件下小于鋼及銅包鋼材料，且三者的接地電阻隨著土壤電阻率的增大而減小，這種差異性主要來自接地材料自身電阻率的不同，隨著土壤電阻率的增大，其影響呈降低趨勢，這也說明在高土壤電阻率地區(qū)接地電阻主要受電阻率的影響，降低接地電阻僅更換接地材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

參考文獻(xiàn)：

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[3]周佩鵬.新型接地體與新型接地材料工程應(yīng)用研究[D].北京：清華大學(xué)，2012.

[4]Gorman J,Arey M,Koch G.Cost of Corrosion in the Electric Power Industry[R].Electric Power Research Institute,2001.

[5]李曉麗.變電站接地網(wǎng)沖擊特性研究[D].重慶:重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.

[6]黃昌威.變電站接地網(wǎng)不同接地材料接地特性研究[J].陜西電力，2014,42(11)：9-12.

作者簡介：王榮印(1989.01-)，男，漢族，籍貫：山東省聊城市陽谷縣西湖鄉(xiāng)西干村，學(xué)歷：研究生(在讀二年級)，在讀學(xué)校：山東理工大學(xué)，研究方向：電力系統(tǒng)防雷與接地技術(shù)。

中圖分類號:TM934

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)12-0013-01

劉建勛,性別：男，籍貫：山東濟(jì)寧，學(xué)歷：在讀碩士，單位：山東理工大學(xué)，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制。