大型水电站接地问题研究
摘要
本文采用理论和实践相结合的方法,对大型水电站设计中碰到的接地问题进行了详细和深入的研究。
对接地问题的研究在大型水电站电气设计中占有举足轻重的地位,特别是降低高土壤电阻率地区的接地电阻值对保证电站监控、保护、远动、通信等系统的安全、可靠运行及保证人身安全起着至关重要的作用,因此必须对这一问题进行专门的研究,提出相应的解决方案。
本论文以对降低整个水电站(特别是高土壤电阻率地区电站)接地电阻起着关键作用的水库接地网为研究对象,分别从水平两(多)层土壤模型和垂直三层土壤模型出发,根据水库的特点,利用边界元法(BEM)进行数值计算,并结合实际情况对相应的方程进行一定的简化,编制出接近工程实际的水库接地网计算程序。
以几种简单土壤模型为例计算分析了影响电站接地电阻的重要因素。又根据工程需要,对水库接地网在不同水位及不同布置下的接地电阻情况进行了仿真计算,以更好的服务于工程实际需要,并以此结果指导实际工程中的接地设计。
在文章中分层次地给出了采用边界元法(BEM)计算大型水电站接地电阻计算程序的结构和每一部分的功能。并对以后研究的深入进行提出了一些初步看法。
The paper adopts the integrate method of theory and project experience, go deep into the research of grounding issue of the design f great hydropower plant (HPP).
Because of the important statues of the grounding system for the design of great hydropower plant (HPP), especially to lower the value of grounding resistance in high-soil-resistance area not only play an extremely important roles for the security and reliably operation of SCADA, relay protection, RTU and communication system, but also important for the person safety. So we must study it specially and put forward to a corresponding solve scheme.
The paper choice the reservoir grounding network, which take the key effect for lowering the grounding resistance of the whole hydropower station (especially the HPP in high-soil-resistance area), separately use plane two (multi-) layer soil model and vertical three layer soil model. And according to the characteristics of reservoir, use boundary element method (BEM) to do numerical value calculation. In the calculation process, some predigest according to real condition for the function will be adopt to write a calculation program near to the practice of project.
Using several example of soil model calculation to analyses the main influence factor of HPP grounding resistance. And according to the need of project design, a emulate calculation will be taken to calculate the reservoir grounding network resistance in different water lever and different arrangement. It is can do better to server the practice need and the result can be used to instruct the design of project.
The paper show the structure and function of each module of the grounding resistance calculation program which adopt BEM. And predict the primary concept and difficult will be faced when consummate this process using this method.
对接地问题的研究在大型水电站电气设计中占有举足轻重的地位,特别是降低高土壤电阻率地区的接地电阻值对保证电站监控、保护、远动、通信等系统的安全、可靠运行及保证人身安全起着至关重要的作用,因此必须对这一问题进行专门的研究,提出相应的解决方案。
本论文以对降低整个水电站(特别是高土壤电阻率地区电站)接地电阻起着关键作用的水库接地网为研究对象,分别从水平两(多)层土壤模型和垂直三层土壤模型出发,根据水库的特点,利用边界元法(BEM)进行数值计算,并结合实际情况对相应的方程进行一定的简化,编制出接近工程实际的水库接地网计算程序。
以几种简单土壤模型为例计算分析了影响电站接地电阻的重要因素。又根据工程需要,对水库接地网在不同水位及不同布置下的接地电阻情况进行了仿真计算,以更好的服务于工程实际需要,并以此结果指导实际工程中的接地设计。
在文章中分层次地给出了采用边界元法(BEM)计算大型水电站接地电阻计算程序的结构和每一部分的功能。并对以后研究的深入进行提出了一些初步看法。
The paper adopts the integrate method of theory and project experience, go deep into the research of grounding issue of the design f great hydropower plant (HPP).
Because of the important statues of the grounding system for the design of great hydropower plant (HPP), especially to lower the value of grounding resistance in high-soil-resistance area not only play an extremely important roles for the security and reliably operation of SCADA, relay protection, RTU and communication system, but also important for the person safety. So we must study it specially and put forward to a corresponding solve scheme.
The paper choice the reservoir grounding network, which take the key effect for lowering the grounding resistance of the whole hydropower station (especially the HPP in high-soil-resistance area), separately use plane two (multi-) layer soil model and vertical three layer soil model. And according to the characteristics of reservoir, use boundary element method (BEM) to do numerical value calculation. In the calculation process, some predigest according to real condition for the function will be adopt to write a calculation program near to the practice of project.
Using several example of soil model calculation to analyses the main influence factor of HPP grounding resistance. And according to the need of project design, a emulate calculation will be taken to calculate the reservoir grounding network resistance in different water lever and different arrangement. It is can do better to server the practice need and the result can be used to instruct the design of project.
The paper show the structure and function of each module of the grounding resistance calculation program which adopt BEM. And predict the primary concept and difficult will be faced when consummate this process using this method.
引文
1、谢广润,电力系统接地技术,水利电力出版社,1991
2、冯慈璋,电磁场,第二版,高等教育出版社,1983
3、IEEE standard 80-2000: IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding,2000
4、水电站机电设计手册编写组,水电站机电设计手册 电气一次,水利电力出版社,1985
5、《数学手册》编写组,数学手册,人民教育出版社,1979
6、陈慈萱,边界元法在接地计算中的应用-发、变电站地网接地电阻的计算,高电压技术,1984 年第 2 期
7、戴传友,文习山,方瑜,垂直多层土壤接地电阻的计算,高电压技术,1996年第 3 期
8、文习山,戴传友,方瑜,纵向三层土壤中的电流场计算,高电压技术,1997年第 1 期
9、胡登宇,陈彩屏,二层土壤矩形基础接地电阻的计算,高电压技术,2000 年第 1 期
10、 鲁志伟,常树生,双层土壤接地网接地电阻的简化计算,高电压技术,1996 年第 4 期
11、 李忠元,电磁场边界元法,北京工业学院出版社,1987
12、 王周安,草永林,立体地网的建立及应用,高电压技术,1996 年第 4 期
13、 孟庆波、何金良,深-压降阻法的应用,高电压技术,1996 年第 4 期
14、 舒廉甫、文习山、许军,三峡水利枢纽接地技术的研究,电网技术,2002年第 12 期
15、 王洪泽,复合接地网接地电阻的简化计算,电网技术,2001 年第 8 期
16、 郑志煌、杜忠东、何平,垂直接地体对大中型接地网降阻的计算,高电压技术,2003 年第 7 期
17、 黄政、潘清甫,凌津滩水电厂主接地网电阻的测量,高电压技术,2000年第 12 期
18、 孙勇、周涛、朱子述,双层土壤中接地电阻的工程实用曲线,高电压技术,2003 年第 4 期
19、 朱加铭,欧贵宝,何蕴增,有限元与边界元法,哈尔滨工程大学出版社,2002
20、 甘正佳、刘春、文远芳,均匀土壤接地电阻的三维仿真,高电压技术,2003 年第 6 期
21、 胡登宇、陈彩屏,用多重镜象计算二层土壤中矩形基础接地电阻,高电压技术,2001 年第 2 期
22、 张波、白永胜,杨杰、李琳、崔翔,对补偿法测 2 层土壤中接地网接地电阻的修正,2001 年第 3 期
23、 鲁志伟、史颜铃、文习山,垂直分层土壤中接地电阻的测量及其误差分析,2001 年第 6 期
24、 徐华、文习山、舒翔、周青山、邓伟,计算土壤参数的一种新方法,高电压技术,2004 年第 8 期
25、 棉花滩工程地(岩石、河水)电阻率测量成果报告,电力工业部华东勘测设计研究院物探队,1997 年 11 月 6 日
26、 宜兴抽水蓄能电站接地问题研究,武汉大学电气工程学院,2003 年 7 月
27、 C.-F.Yang, J.-T.hwang, T.-H.Lee, J.-S.Yang, C.-T.Lin, Effects of magnetic field induction and ground potential rise on pilot wire relay system operation, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol 143, No. 3, May 1996
28、 J.Ma, F.P.Dawalibi, R.D.southey, On the equivalence of uniform and two-layer soils to multilayer soils in the analysis of grounding systems, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol 143, No. 1, Jan 1996
29、 J.A.Sullivan Alternative earthing calculations for grids and rods, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol.145, No.3, May 1998
30、 A.Merand, P.Barbeau, Design of a low resistance grounding system for a hydro-electric plant located on highly resistive soils, IEEE Transactions on Power Apparatus and system, Vol. PAS-97, No.5, Sept/Oct 1978
31、 Analysis of grounding systems in soils with cylindrical soil volumes. IEEE Transactions on Power delivery, Vol. 15, NO.2 July 2000
2、冯慈璋,电磁场,第二版,高等教育出版社,1983
3、IEEE standard 80-2000: IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding,2000
4、水电站机电设计手册编写组,水电站机电设计手册 电气一次,水利电力出版社,1985
5、《数学手册》编写组,数学手册,人民教育出版社,1979
6、陈慈萱,边界元法在接地计算中的应用-发、变电站地网接地电阻的计算,高电压技术,1984 年第 2 期
7、戴传友,文习山,方瑜,垂直多层土壤接地电阻的计算,高电压技术,1996年第 3 期
8、文习山,戴传友,方瑜,纵向三层土壤中的电流场计算,高电压技术,1997年第 1 期
9、胡登宇,陈彩屏,二层土壤矩形基础接地电阻的计算,高电压技术,2000 年第 1 期
10、 鲁志伟,常树生,双层土壤接地网接地电阻的简化计算,高电压技术,1996 年第 4 期
11、 李忠元,电磁场边界元法,北京工业学院出版社,1987
12、 王周安,草永林,立体地网的建立及应用,高电压技术,1996 年第 4 期
13、 孟庆波、何金良,深-压降阻法的应用,高电压技术,1996 年第 4 期
14、 舒廉甫、文习山、许军,三峡水利枢纽接地技术的研究,电网技术,2002年第 12 期
15、 王洪泽,复合接地网接地电阻的简化计算,电网技术,2001 年第 8 期
16、 郑志煌、杜忠东、何平,垂直接地体对大中型接地网降阻的计算,高电压技术,2003 年第 7 期
17、 黄政、潘清甫,凌津滩水电厂主接地网电阻的测量,高电压技术,2000年第 12 期
18、 孙勇、周涛、朱子述,双层土壤中接地电阻的工程实用曲线,高电压技术,2003 年第 4 期
19、 朱加铭,欧贵宝,何蕴增,有限元与边界元法,哈尔滨工程大学出版社,2002
20、 甘正佳、刘春、文远芳,均匀土壤接地电阻的三维仿真,高电压技术,2003 年第 6 期
21、 胡登宇、陈彩屏,用多重镜象计算二层土壤中矩形基础接地电阻,高电压技术,2001 年第 2 期
22、 张波、白永胜,杨杰、李琳、崔翔,对补偿法测 2 层土壤中接地网接地电阻的修正,2001 年第 3 期
23、 鲁志伟、史颜铃、文习山,垂直分层土壤中接地电阻的测量及其误差分析,2001 年第 6 期
24、 徐华、文习山、舒翔、周青山、邓伟,计算土壤参数的一种新方法,高电压技术,2004 年第 8 期
25、 棉花滩工程地(岩石、河水)电阻率测量成果报告,电力工业部华东勘测设计研究院物探队,1997 年 11 月 6 日
26、 宜兴抽水蓄能电站接地问题研究,武汉大学电气工程学院,2003 年 7 月
27、 C.-F.Yang, J.-T.hwang, T.-H.Lee, J.-S.Yang, C.-T.Lin, Effects of magnetic field induction and ground potential rise on pilot wire relay system operation, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol 143, No. 3, May 1996
28、 J.Ma, F.P.Dawalibi, R.D.southey, On the equivalence of uniform and two-layer soils to multilayer soils in the analysis of grounding systems, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol 143, No. 1, Jan 1996
29、 J.A.Sullivan Alternative earthing calculations for grids and rods, IEEE Proc-Gener. Transm. Distrib, Vol.145, No.3, May 1998
30、 A.Merand, P.Barbeau, Design of a low resistance grounding system for a hydro-electric plant located on highly resistive soils, IEEE Transactions on Power Apparatus and system, Vol. PAS-97, No.5, Sept/Oct 1978
31、 Analysis of grounding systems in soils with cylindrical soil volumes. IEEE Transactions on Power delivery, Vol. 15, NO.2 July 2000