CN104393426B - 一种降低接地导体间电位差的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统变电站安全技术领域，特别涉及一种降低接地导体间电位差的方法及其装置，其特征在于，由设置于接地系统的不同位置的若干独立连接点和连接于不同位置的连接点之间的带绝缘层的导流线构成，所述的连接点与接地系统连接，导流线为若干根，每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线。本发明降低故障点附近接地导体和远端接地导体间的电位差，提高了接地系统内各位置间的均压效果。
Description
技术领域
本发明属于电力系统变电站安全技术领域，特别涉及一种降低接地导体间电位差的方法及其装置。
背景技术
接地网是保证变电站安全运行不可缺少的组成部分，其性能好坏直接影响到安全性能和雷电流的散流。目前，衡量接地系统安全性的参数，除了常规要求的接地电阻值外，还需要考虑故障情况下，接地系统范围内及周边的接触/跨步电压，接地导体GPR、接地网各点间的电位差等参数。对于接地系统形式而言，多采用水平接地网，同时在接地网内部布置用来均压的接地极，如按照GB/T 50065-2011“交流电气装置的接地设计规范”中规定：接地极等间距布置时，接地网的水平接地极采用10-20米的间距布置。
但是近年来，随着社会经济发展的需要，发变电站装机装机容量不断增加，500kV、1000kV级别的发变电站数目不算增加，已有的发变电站也在不断进行改造和扩建中，使得接地系统的面积和复杂度也显著增加。如对于典型的500kV变电站和1000kV变电站，接地系统面积可以达到300×300 m2和500×500m2。同时，对于500kV、1000kV这种高电压等级的变电站，在变电站内部发生短路故障时，故障入地电流很大，有时可以达到近20kA。此时，故障电流通过故障点流入接地系统，并通过接地导体散流到大地中。可以想象的是，大部分会通过故障点附近的接地导体入地，而流入远离故障点位置处接地导体的电流较少。由于接地导体自身阻抗的影响，在故障电流通过时会在接地导体上存在电位差。因为不同位置的接地导体中的电流不同，从而不同位置接地导体的电位也有所不同，远离故障点的接地导体和故障点位置处的接地导体之间存在显著的电位差，有时会达到3000-4000V。如果此时存在设施（如控制电缆）的接地点分别位于这两个位置，就会造成设施承受过高的电位差，容易造成设施损坏。
因此，针对大型接地系统，需要提出缓解接地导体间过高电位差的方法和方式，从而在变电站发生站内短路故障时，尽可能的降低各个接地导体之间的电位差，保证变电站内接地系统的安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种降低故障点附近接地导体和远端接地导体间的电位差、提高了接地系统内各位置间的均压效果的降低接地导体电位差的方法及其装置。
由于降低接地导体间电位差的装置及其方法，均采用埋入地下的带绝缘层的导流线，将接地系统不同位置间进行有效连接，在发生站内短路故障时，部分的故障电流可以通过导流线由故障点附近迅速流向远端接地导体，从而会显著降低故障点处的电位，而对于远端导体而言，因为通过该导流线引入了故障点的电流，从而可以提升远端接地导体的电位，因此降低了故障点附近接地导体和远端接地导体间的电位差，两者具有相应的技术特征，属于一个总的发明构思，应当作为一件申请提出。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种降低接地导体间电位差的装置，其特征在于，由设置于接地系统的不同位置的若干独立连接点和连接于不同位置的连接点之间的带绝缘层的导流线构成，所述的连接点与接地系统连接，导流线为若干根，每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线。
前述的一种降低接地导体间电位差的装置，每根导流线中设有2根竖直导流线，竖直导流线与连接点相接，且水平导流线串接于2根竖直导流线之间。
一种降低接地导体间电位差的方法，其特征在于，步骤如下：
1）利用埋入地下的带绝缘层的导流线，将接地系统不同位置间进行有效连接；
2） 在发生站内短路故障时，故障电流通过导流线由故障点附近迅速流向远端接地导体。
前述的一种降低接地导体间电位差的方法，在步骤1）中，在接地系统的不同位置设有与接地系统连接的连接点，导流线连接于不同位置的连接点之间，每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线。
前述的一种降低接地导体间电位差的方法，每根导流线中设有2根竖直导流线，竖直导流线与连接点相接，且水平导流线串接于2根竖直导流线之间。
前述的一种降低接地导体间电位差的方法，所述的带绝缘层的导流线由位于内部的实心铜导线和包覆铜导线的绝缘层构成。
本发明利用埋入地下的带绝缘层的导流线，将接地系统不同位置间进行有效连接。这样在发生站内短路故障时，部分的故障电流可以通过导流线由故障点附近迅速流向远端接地导体，从而会显著降低故障点处的电位，而对于远端导体而言，因为通过该导流线引入了故障点的电流，从而可以提升远端接地导体的电位，因此降低了故障点附近接地导体和远端接地导体间的电位差，提高了接地系统内各位置间的均压效果。解决了高电压等级的变电站大型接地系统发生短路故障时，故障点附近接地导体和远端接地导体之间电位差过高的问题，消除了相关设施的安全隐患。
发明取得了下列有益效果：
（1）增加了故障电流散流途径；
该方法相当于增加了故障电流的散流路径。故障电流除了可以通过已有的接地导体流至远端导体外，也可以通过新添加的地下导流线流至远端接地导体。
（2）减少了地上设施的数目和占用空间；
该方法将新增加的连接线放置在地下，减少了占用的地上空间，降低了设计和实施难度。同时放置在地下的方法，可以减少故障电流流过导流线时产生的电磁场对变电站内设施和设备的电磁干扰。
（3）方法简单，便于操作实现；
该方法使用起来简单，便于操作实现，在进行大型接地系统施工过程中完成相应的连接点和导流线布置即可。后续运行时只要不出现强烈的机械性外力造成连接线断裂，就不会需要专门进行维护和改造。
（4）广泛的适用性
该方法是针对大型接地系统安全性提出的，可广泛的应用于不同电压等级变电站接地系统中。
附图说明
图1是降低接地导体间电位差方法实施原理示意框图；
图2 是使用此种方法工作示意图；
图3 是埋地导流线结构示意图；
图4为单根导流线构成示意图；
图5为双根导流线构成示意图；
其中，1地面，2水平接地网，3连接点，4竖直导流线，5水平导流线，6铜导线，7绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
根据图1和图2，在大型接地系统中使用此种方法的目标是尽可能的将故障电流在不同位置进行散流，尽可能的保持各个位置处接地导体电位相同，消除大型接地系统不同位置接地导体的电位差，保证变电站内接地设施的安全性。
此种降低接地导体间电位差的新方法实现时分为两个方面：第一个方面是在现有的水平接地系统位置添加独立连接点3，连接点与水平接地系统（水平接地网2）相连。第二个部分是通过埋地带绝缘层7的导流线连接不同位置处独立连接点，以便为故障电流提供导流通路。每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线。每根导流线中设有2根竖直导流线4，竖直导流线4与连接点3相接，且水平导流线5串接于2根竖直导流线4之间。所述的带绝缘层的导流线由位于内部的实心铜导线6和包覆铜导线的绝缘层7构成。
此种降低接地导体间电位差的方法是一种新的方法，基本功能是：
在接地系统设计施工时使用导流线将接地系统不同位置进行相连。在发生站内短路故障时，较大的故障电流在故障点位置流入接地导体，造成了此处导体电位较高，而此时远离故障点位置处接地导体上的电流较小，此处的导体电位也较低。通过此带绝缘层的导流导体，电流可以由故障点迅速流向远端，从而可以降低故障点处的导体电位，提高远端处位置的导体电位，从而达到降低和减少故障情况下接地系统内各位置间的电位差，保证相应设施的安全。
考虑到现在变电站地面以上区域和空间内已有设施众多，带电物体多，如果将此导流线设置在地面1以上，实现起来会增加施工和后续维护的难度，所以将连接接地系统各连接点的导流线设计为地下形式。同时为了减少地下连接线自身出现的电流散流情况，因为导致导流线自身产生明显的电压降，所以在实施时将其设定为带绝缘层的形式。这样可以保证导流线中的电流都可以通过导流线传递到远端接地导体处。
具体实施例：对于某1000kV变电站，接地系统可用面积约为500×500m2，即水平接地网面积为500×500m2，接地网埋深为0.8米，接地网内均压带的间距为10米。
采用了此种新方法后，接地系统形式如图4和图5。
对于垂直方向的导流线长度，可以根据现场实际情况选择长度为2-3米。垂直导流线长度越长，也就是水平导流线距离水平接地网距离越远。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种降低接地导体间电位差的装置，其特征在于，由设置于接地系统的不同位置的若干独立连接点和连接于不同位置的连接点之间的带绝缘层的导流线构成，所述的连接点与接地系统连接，导流线为若干根，每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线；每根导流线中设有2根竖直导流线，竖直导流线与连接点相接，且水平导流线串接于2根竖直导流线之间。
2.一种降低接地导体间电位差的方法，其特征在于，步骤如下：
1）利用埋入地下的带绝缘层的导流线，将接地系统不同位置间进行有效连接；
2）在发生站内短路故障时，故障电流通过导流线由故障点附近迅速流向远端接地导体；在步骤1）中，在接地系统的不同位置设有与接地系统连接的连接点，导流线连接于不同位置的连接点之间，每一根导流线包括相互串联的水平导流线和竖直导流线；每根导流线中设有2根竖直导流线，竖直导流线与连接点相接，且水平导流线串接于2根竖直导流线之间。
3.根据权利要求2所述的一种降低接地导体间电位差的方法，其特征在于，所述的带绝缘层的导流线由位于内部的实心铜导线和包覆铜导线的绝缘层构成。
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