專利名稱：一種變電站保護設備屏蔽小室接地方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓輸變電工程電磁兼容領(lǐng)域，具體地講是一種變電站 保護設備屏蔽小室接地方法。
背景技術(shù)：
我國電力建設飛速發(fā)展，目前全國已形成500kV電壓等級輸電線路 為主干骨架的電力網(wǎng)絡，舉世矚目的三峽工程即以5Q0kV電壓等級為送 出線路等級的輸變電工程，三峽工程的投產(chǎn)運行極大的滿足了我國經(jīng)濟 社會可持續(xù)發(fā)展的用電需求。
輸變電工程包括輸電和變電兩個部分，變電站即執(zhí)行其中的變電任 務。由于變電站帶電一次高壓設備多，密集程度大，隨著電壓等級的提 高，電-茲環(huán)境越復雜。500kV變電站電壓等級高，其開關(guān)場地的電》茲環(huán)境 的復雜性、嚴酷性，使得人們對這些安裝在現(xiàn)場的二次設備的安全性、 工作可靠性等問題提出疑問。為了給現(xiàn)場運行的二次設備提供安全工作 的電磁環(huán)境，采用屏蔽的保護小室作為抗千擾的措施來解決保護及下放 技術(shù)的應用和強電磁環(huán)境的矛盾，是國內(nèi)500kV變電站建設和運行現(xiàn)行 的一種方式。
在地網(wǎng)之上的保護小室如何接地，是保護小室設計建設的重要問題 之一。由于對保護小室的接地缺乏深入系統(tǒng)的研究，給降低電磁騷擾的 設計帶來了一定的困難，而不合理的接地方法會使保護小室失去應有的保護效果，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來隱患。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從保護小室接地的目的出發(fā)，分析了不同接地方式的影響， 根據(jù)試驗和運行經(jīng)驗提供了一種安全可靠的變電站保護設備屏蔽小室 接地方法，為今后高電壓等級變電站二次設備的保護小室接地的設計提
供依據(jù)與借鑒。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的方法是首先分析保護小室接
地的目的，明確了接地的目的后，比較不同的接地方式給減低電》茲騷擾
帶來的影響，通過試驗、調(diào)查和運行經(jīng)驗的積累確定合理的接地方式和
實現(xiàn)手段。
其具體步驟是
第一步驟分析保護小室接地的目的； 第二步驟分析不同接地方法對電磁騷擾的影響
接地通常分為單點接地，多點接地和混合接地等種類；
單點接地所有電路的地線接到公共地線的同一點，進一步可分為
串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地；
多點接地所有電路的地線接到公共地線的不同點， 一般電路就近
接地；
混合接地在地線系統(tǒng)內(nèi)使用電感、電容連接，利用電感、電容器 件在不同頻率下有不同的阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率具有不 同的接地結(jié)構(gòu)；第三步驟確定保護小室接地方法
保護小室接地的方式的確定主要應從減小電磁騷擾的角度出發(fā)。通過變電站保護小室的設計和實際運行經(jīng)驗來看，本發(fā)明具有較高
準確性和可靠性，為今后高電壓等級變電站二次設備的保護小室接地的
設計提,據(jù)與借鑒。
圖1為本發(fā)明電纜接地方式示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的詳細步驟是第一步驟分析保護小室接地的目的；
變電站內(nèi)埋設有專門的接地網(wǎng)，并且接地網(wǎng)的設計應滿足各種條件的要求
a. 較〗氐的接;也電阻；
b. 限制跨步電壓和接觸電壓；
c. 降低高頻和低頻共模騷擾；
d. 能夠^;受短^^的大電流。
在地網(wǎng)之上的保護小室如何接地，是保護小室設計建設的重要問題之一。顯然降低高頻和低頻共模騷擾是保護小室接地的目的，而共模騷擾的來源， 一是雷擊或短路故障造成的地電位升高，二是所連電纜傳導過來的。
第二步驟不同接地方法對電》茲騷擾的影響
接地通常分為單點接地，多點接地和混合接地等種類。
單點接地所有電路的地線接到公共地線的同一點，進一步可分為
串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。
多點接地所有電路的地線接到公共地線的不同點， 一般電路就近接地。
混合接地在地線系統(tǒng)內(nèi)使用電感、電容連接，利用電感、電容器 件在不同頻率下有不同的阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率具有不 同的接地結(jié)構(gòu)。
1)單點接地
單點接地有兩種形式， 一種是串聯(lián)單點接地，另一種是并聯(lián)單點接 地。串聯(lián)單點接地中，許多電路之間有公共阻抗，因此相互之間由公共 阻抗耦合產(chǎn)生的干擾十分嚴重。
這種接地方式雖然有很大的問題，卻是實際中最常見的，因為它十 分簡單。解決這個問題的方法是并聯(lián)單點接地。但是并聯(lián)單點接地需要 較多的導線，實踐中可以采用串聯(lián)、并聯(lián)混合接地。
串聯(lián)單點接地結(jié)構(gòu)由于簡單而受到設計人員的青睞，但它所帶來的 公共阻抗耦合干擾問題又經(jīng)常讓人頭疼。并聯(lián)單點接地結(jié)構(gòu)能夠徹底消 除電路之間的影響，但是接地復雜，并且導線過長會引^y妄地阻抗較大。
一個折衷的方法將電路按照特性分組，相互之間不易發(fā)生干擾的電路放在同一組，相互之間容易發(fā)生干擾的電路放在不同的組。每個組內(nèi)采用串聯(lián)單點接地，獲得最簡單的地線結(jié)構(gòu)，不同組的接地采用并聯(lián)單點接地，避免相互之間干擾。
這個方法的關(guān)鍵絕不要使功率相差很大的電路或電平相差很大的電路共用一段地線。2 )多點4妾地
為了減小地線電感，在高頻電路和數(shù)字電路中經(jīng)常使用多點接地。在多點接地系統(tǒng)中，每個電路就近接到低阻抗的地線面上。電路的接地線要盡量短，以減小電感。在工作頻率很高的系統(tǒng)中，通常接地線要控制在幾毫米的范圍內(nèi)。
如前所述，多點接地時容易產(chǎn)生地環(huán)路問題。在低頻的場合，通過單點接地可以解決這個問題。但在高頻時，只能通過減小地線阻抗(減小地環(huán)路)來解決。由于趨膚效應，電流僅在導體表面流動，因此增加導體的厚度并不能減小導體的電阻。在導體表面鍍銀能夠降低導體的電阻。
工作頻率通常lMHz以下時，可以用單點4姿地；10MHz以上時，可以用多點接地，在lMHz和10MHz之間時，如果最長的接地線不超過波長的1/20，可以用單點接地，否則用多點接地。
3)混合接地
混合接地系統(tǒng)在不同的頻率呈現(xiàn)不同的接地結(jié)構(gòu)；第三步驟確定保護小室接地方法
8保護小室接地的方式的確定主要應從減小電磁騷擾的角度出發(fā)。 表1列出了操作空載母線所引起的騷擾計算結(jié)果，由表中數(shù)據(jù)可以 看出，采取電纜外皮在控制室或保護小室輸入端接地較好。
表l 操作(合)空母線時的騷擾電壓(計算)
接地 情況項目與母線有耦合 關(guān)系的電纜無耦合關(guān)系 的電纜
外皮電位(kV)設備端0. 80. 22
電纜外控制室0. 60. 13
外皮電流(A)設備端0. 150. 016
皮 兩端接 地控制室0. 090. 01
芯線對地騷擾電壓(kV)1. 60. 51
芯線之間騷擾電壓(kV)0. 40. 19
外皮電位(kV)設備端0. 620. 43
控制室2. 50. 70
外皮在外皮電流(A)設備端0. 220. 04
設備端控制室00
接地芯線對地騷擾電壓(kV)2. 90. 44
芯線之間騷擾電壓(kV )0. 050. 005
外皮電位(kV)設備端2. 090
控制室0. 660
外皮在外皮電流(A)設備端00
控制室控制室0. 090
接地芯線對地騷擾電壓(kV)1. 590
芯線之間騷擾電壓(kV )0. 030
9根據(jù)相關(guān)研究，并行接地導體應在小室入口外接地，而不引入小室
內(nèi)。而且如果安全規(guī)則許可，并行接地導體在CT、 PT的接線盒接地，不在CT、 PT二次側(cè)接地，可以P爭低騷擾電壓(圖1)。
關(guān)于雷電造成的暫態(tài)地電位升的問題，根據(jù)計算結(jié)果，在保護小室附近的構(gòu)件遭受30kA雷擊時，保護小室內(nèi)最大的電位差約為數(shù)百伏到lkV(低于lkV )。需要指出的是，30kA的雷擊在統(tǒng)計中，屬比較強的雷擊現(xiàn)象，出現(xiàn)的概率較小，所以計算所考慮的屬偏嚴的情況。在考慮到二次設備已有的抗擾度水平，這樣的電位不足以^ 1起設備工作的異常。
變電站保護小室內(nèi)設備眾多，工作頻率不高，正常工作時頻率為50HZz,采用多點接地和混合接地顯然是不合理的，采用單點接地為宜。單點接地中以并聯(lián)單點接地為優(yōu)，但由于保護小室中各設備間存在一定的距離，如果全部采用并聯(lián)單點接地，有些設備的地線會很長，應采用上文介紹的折衷的單點接地方式。
另外，通過對雷擊變電站接地網(wǎng)的大量計算，獲得以下主要結(jié)論
第一，雷擊變電站接地網(wǎng)將造成保護小室內(nèi)產(chǎn)生不均勻分布的瞬態(tài)地電位升，它將通過保護小室內(nèi)保護和控制等二次設備的接地系統(tǒng)對這些二次設備產(chǎn)生電磁干擾。
第二，保護小室內(nèi)應該單獨鋪i殳接地網(wǎng)，該接地網(wǎng)與變電站4妻地網(wǎng)最好采用四角點連接方式進行連接，以確保雷擊變電站接地網(wǎng)時保護小室內(nèi)最大瞬態(tài)電位差最小。由于四角點連接方式實際施工時較難實現(xiàn)，單點連接與四角點連接相比，保護小室內(nèi)最大瞬態(tài)電位差相差不是太大，根據(jù)實際運行經(jīng)驗，采用單點連接以可以滿足需要。
第三，在保護小室接地網(wǎng)相同的連接方式下，銅制接地網(wǎng)比鋼制接地網(wǎng)使保護小室內(nèi)最大瞬態(tài)電位差要小，但是效果并不明顯。減小保護小室接地網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸比使用銅制接地網(wǎng)對于降低保護小室內(nèi)最大瞬態(tài) 電位差更加有效。
第四，避雷針位置距離保護小室越近，雷擊避雷針時在保護小室內(nèi) 產(chǎn)生的最大瞬態(tài)電位差也越大。因此，避雷針的位置應該盡量遠離保護 小室。
根據(jù)以上研究和實際運行經(jīng)驗，對保護小室的接地應采用保護小室 內(nèi)裝設接地銅排(最好形成閉合回路)，銅排與變電站主地網(wǎng)實行單點可
靠連接。
本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn) 有技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種變電站保護設備屏蔽小室接地方法，所采用的方法是首先分析保護小室接地的目的，明確了接地的目的后，比較不同的接地方式給減低電磁騷擾帶來的影響，通過試驗、調(diào)查和運行經(jīng)驗的積累確定合理的接地方式和實現(xiàn)手段，其具體步驟是第一步驟分析保護小室接地的目的；第二步驟分析不同接地方法對電磁騷擾的影響接地分為單點接地，多點接地和混合接地等種類；單點接地所有電路的地線接到公共地線的同一點，進一步可分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地；多點接地所有電路的地線接到公共地線的不同點，一般電路就近接地；混合接地在地線系統(tǒng)內(nèi)使用電感、電容連接，利用電感、電容器件在不同頻率下有不同的阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的接地結(jié)構(gòu)；第三步驟確定保護小室接地方法保護小室接地的方式的確定從減小電磁騷擾的角度出發(fā)。
2、 如權(quán)利要求l所述的變電站保護設備屏蔽小室接地方法，其特征 在于第一步驟中在變電站內(nèi)埋設有專門的接地網(wǎng)，并且接地網(wǎng)的設計 滿足以下條件的要求a. 4交^f氐的接;也電阻；b. 限制跨步電壓和接觸電壓；c. 降低高頻和低頻共模騷擾；d.能夠承受短路的大電流；則降低高頻和低頻共模騷擾是保護小室接地的目的，而共模騷擾的 來源， 一是雷擊或短路故障造成的地電位升高，二是所連電纜傳導過來的。
3、 如權(quán)利要求l所述的變電站保護設備屏蔽小室接地方法，其特征 在于第二步驟中單點接地有兩種形式， 一種是串聯(lián)單點接地，另一種 是并聯(lián)單點接地。，其具體方法是將電路按照特性分組，相互之間不 易發(fā)生干擾的電路放在同一組，相互之間容易發(fā)生干擾的電路放在不同 的組，每個組內(nèi)采用串聯(lián)單點接地，獲得最簡單的地線結(jié)構(gòu)，不同組的 接地采用并聯(lián)單點接地，避免相互之間干擾，絕不要使功率相差很大的 電路或電平相差4艮大的電M用 一段地線。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的變電站保護設備屏蔽小室接地方法，其特 征在于第二步驟中工作頻率在lMHz以下時，使用單點接地；10MHz以上 時，使用多點接地，在lMHz和10MHz之間時，如果最長的接地線不超過波 長的1/20,使用單點接地，否則使用多點接地。
5、 如權(quán)利要求l所述的變電站保護設備屏蔽小室接地方法，其特征 在于保護小室采取電纜外皮在控制室或保護小室輸入端接地的接地方 法。
6、 如權(quán)利要求l所述的變電站保護設備屏蔽小室接地方法，其特征 在于保護小室的接地采用保護小室內(nèi)裝設接地銅排，銅排與變電站主 地網(wǎng)實4亍單點連接的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站保護設備屏蔽小室接地方法，所采用的方法是首先分析保護小室接地的目的，明確了接地的目的后，比較不同的接地方式給減低電磁騷擾帶來的影響，通過試驗、調(diào)查和運行經(jīng)驗的積累確定合理的接地方式和實現(xiàn)手段。本發(fā)明具有較高的準確性，可為今后高電壓等級變電站二次設備的保護小室接地的設計提供依據(jù)與借鑒。
文檔編號H02B1/00GK101478119SQ20091006065
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者萬保權(quán), 張業(yè)茂, 張小武, 張廣洲, 勤 王, 虹 蔣, 雄 鄔 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院