變電站接地系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、接地系統(tǒng)在變電系統(tǒng)中發(fā)揮很大的作用，能夠有效的穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)電壓，保證變電站持續(xù)可靠運(yùn)行。目前電網(wǎng)容量不斷增大，變電站站址處的土壤結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，使用國(guó)標(biāo)中給出的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的接地參數(shù)值誤差比較大，已經(jīng)很難符合目前許多變電站設(shè)計(jì)的要求，并且簡(jiǎn)單的等間距布置的水平接地網(wǎng)存在一定的電位梯度，使得整個(gè)接地網(wǎng)頂點(diǎn)處的接觸電壓明顯偏高。因此本文從數(shù)值計(jì)算方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方式這兩方面對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行深入的探討。
　　本文首先通過(guò)對(duì)恒定電流場(chǎng)的

2、分析，在水平多層分層土壤中建立起點(diǎn)電流源的格林函數(shù)表達(dá)式，并且通過(guò)分層媒質(zhì)的邊界條件，求解得到待定系數(shù)。同時(shí)利用復(fù)鏡像法，重點(diǎn)得到在水平雙層分層土壤中四種形式的格林函數(shù)。
　　接地網(wǎng)模型考慮了導(dǎo)體本身的內(nèi)阻抗與外自感以及兩導(dǎo)體之間的互感，利用節(jié)點(diǎn)電壓法，直接計(jì)算得到接地網(wǎng)各點(diǎn)處的電位值，并且利用搭建的不等電位模型，分析了影響水平接地網(wǎng)上電位差的因素。得到在使用同等鋼材量時(shí)，敷設(shè)接地導(dǎo)體的數(shù)目越多，即導(dǎo)體的等效半徑越小，矩形接地網(wǎng)上

3、的最大電位差值越小的結(jié)論。
　　在均勻土壤中，本文采用添加垂直接地極的方式，降低接地網(wǎng)接地阻抗與接觸電壓的值，分析得到影響這些接地參數(shù)值的相關(guān)因素。并且根據(jù)國(guó)標(biāo)中給出的均勻土壤不等間距布置水平接地導(dǎo)體的方式，得到更加簡(jiǎn)單的導(dǎo)體布置擬合計(jì)算公式，同時(shí)將網(wǎng)孔最大接觸電壓之間的差值達(dá)到最小設(shè)為目標(biāo)，當(dāng)矩形水平接地網(wǎng)按照此方式布置導(dǎo)體時(shí)，得到橫縱方向上所使用的導(dǎo)體數(shù)目的比值。
　　在水平分層的雙層土壤中，引入復(fù)鏡像法，建立仿真模型，

4、采用加入垂直接地極以及不等間距敷設(shè)水平導(dǎo)體的方式對(duì)矩形接地網(wǎng)進(jìn)行整體優(yōu)化。分析出添加垂直接地極后，影響復(fù)合接地網(wǎng)接地阻抗值的一些因素。將整個(gè)接地網(wǎng)上最大接觸電壓達(dá)到最小設(shè)成優(yōu)化目標(biāo)，基于改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法，得到最佳壓縮比，利用該壓縮比按照指數(shù)規(guī)律形式敷設(shè)水平導(dǎo)體。最后，對(duì)水平雙層土壤中110kV變電站接地網(wǎng)進(jìn)行仿真，獲得接地阻抗具體值和地表電位、接觸電壓三維分布圖。通過(guò)上面兩種方式對(duì)矩形接地網(wǎng)實(shí)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)將水平導(dǎo)體使用不等間距敷設(shè)時(shí)