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运行变电站接地网接地阻抗计算分析 运行变电站接地网接地阻抗计算分析 【摘 要】本文综述了一种计算变电站接地网接地阻抗的算法，此算法基于数字瞬时法以及电流镜像的理论化处理运用几种不同算法及公式得到其准确度和结果 【关键词】变电站；接地网；阻抗；计算 1 总体简述 变电站的接地网应能将短路电流扩散在大地中，首先应防止因发热而使接地网附近的土壤枯燥，第二要有限制电势梯度的功能，以把全所范围内的跨步电压限制在平安的程度变电站设计中的接地电阻的计算成为一个关键因素在Dwight的早期工作中，研究出了各种不同电极和栅格形状下的接地电阻的计算公式这些公式是以直流地阻和电容之间的对偶性为根底得到的多数公式在后来的变电站地阻计算中得到了应用多数公式在一定的栅格深度及大小的前提下有较高的精度，某些公式被建议用于估算最大故障电流，别的公式对于预先估计地电位升高十分有用为了精确计算地网电阻，必须使用诸如Schwartz公式之类的公式 在本文中，给出了用计算器精确计算变电所地网电阻的一种方法建议的计算方法利用参考文献中指出的导体的直流电阻和它的电容的对偶性原理，利用“瞬时法〞精确计算接地系统对地的电容。

接地系统的接地电阻利用对偶性原理用以下公式来估算： = 此处， 以Ω为单位，电阻系数ρ以Ωm为单位，常数ε0 以 F/m 为单位，电容C以F为单位 这个方法的输出是一个简单公式，具有以下优点：公式基于数字瞬态法及电流图之间的理论上的一一对应关系；此公式给出的接地电阻是和导体尺寸、网格尺寸、在X和Y方向的网格数量、栅格深度、土壤类型等有关的函数；此公式十分简单，不存在一般文章中给出的公式常有的各种需要在图表中查找的参数；用此公式计算得到的结果和用电算方法得到的结果十分接近 2 问题陈述 用于计算埋设于电阻系数为ρ的土壤之中的计算方法可以用以下顺序来解释：埋设于同质介质中的扁平导体的电阻的计算；对上述计算建立模型，利用瞬时法，计算栅条埋设于同质介质中的电阻；利用镜像法，计算栅网放置于同质土壤外表的电阻；用电流镜像方法，建模并计算埋设于距同质土壤外表深度为h的栅格的接地电阻 第一步：埋设于同质介质中的扁平导体的电阻R0的计算 埋设于同质介质中的扁平导体的电容可以直接利用由Chow和Yovanovich在文献中给出的公式计算得到： 式中，A是扁平导体面积， 是它的形状系数，如果是方形物体，它的数值为0.9。

利用对偶性原理，系统的电阻可以用下面公式计算： 此处 是土壤的电阻系数 综合公式和，近似认为 为1，系统的电阻 可由下式给出： 第二步：埋设于同质介质中的栅格的电阻 的计算 埋设于同质土壤栅网的电容可以由下式给出： 以及 式中： 是栅网的电容 是和栅网同样面积的薄导体的电容 是栅网中的网格数 是栅条的直径 是栅网中网格的边长 利用对偶性原理，埋人士壤的栅格的电阻由下式给出： 第三步：埋设于同质土壤外表的栅网电阻 的计算 一个栅网放置于具有电阻系数为 的同质土壤的外表上层空气的电阻系数假设为无穷大这个条件下形成的栅网和原始栅网是一致的这样这个系统的电阻由下式给出： 将 的值代人公式中，得到： 第四步：埋设于同质土壤距外表为 深度的栅网电阻 计算 由于栅网埋设于距外表深度为 的同质土壤中，使用了两个栅网模型用于计算电阻空气一土壤界面的反射形成了一个电流镜像，即，第二个栅网位于真实栅网的高度为2 的地方地阻的结果由下式给出： 将 的数值代人公式中，重新整理得到： 方程给出了一个具有 个网格，每个网格的边长为 ，栅条直径为 的接地栅网。

栅网埋设于距地面深度为 的同质土壤中，其土壤电阻系数为 ，栅网的总面积为 3 比拟结果 将用本文推荐的公式计算得到的结果和其它文章发表的公式计算得到的结果进行比拟用于比拟的公式为： Dwight公式 Laurent及Nieman公式，也称作IEEE标准8O公式 Nahman和Skuletich公式 Schwartz公式 此处： 栅网埋深为 栅网埋深为0 ， 当 ， 当 ， 当 =栅网长/宽 ， 当 ， 当 ， 当 Sverak公式 EPRI电算化分析结果 此方法由佐治亚技术研究所开发完成的这些电算分析得到的结果用以下形式给出 此处， 是用IEEE 标准80公式预测得到的接地电阻值 是接地网电阻矫正因子 图1示出了用6个公式计算一个变电站的接地网随不同栅网长度变化得到的计算结果栅网长度是用于接地网所有导体的长度和在此图中，栅网长度从20m 20m 一直变化到100m100m，导体直径为0.01m栅网中网格的数量为77由本文推荐公式计算得到的接地电阻数值是和EPRI电算方法得到的结果最为接近的，两种方法得到的结果分别示于图5中的曲线7和6。

图1 接地电阻和栅网长度之间的关系 埋入深度一0.5m 导体直径一0.01m 网眼数量一77 曲线1— 7的定义同图3 图6示出了用7个不同的公式计算给定的接地系统中改变网格数目对接地电阻的影响建议方法得到的结果和用EPRI方法计算得到的结果十分吻合在此分析中，栅网尺寸为：100m100m，埋入深度为0.5m，栅条导体尺寸为0.01m 图2 接地电阻和网格数目之同的关系 导体直径对于接地电阻的影响效果示于图7中这个比拟研究中，EPRI方法得到的结果只有一个数据，示于图7中Schwartz公式和本文建议的公式得到的结果和导体直径的大小有相应关系此处，接地栅网面积为100m 100m，一个方向的网格数目为7，地网埋入深度为0.5m 图3 接地电阻和导体直径之问的关系 4 结论 本文提出了变电站接地网阻抗的一种计算方法此方法基于数字瞬时法和电流镜像法之间的对偶关系获得的接地栅网的埋人深度、地网大小、网格数量、栅条直径以及土壤种类等对接地电阻的影响可以轻易地由本文所建议的公式确定 参考文献： 【1】云南电气化铁路对云南电网的影响与对策分析研究[R].云南电力试验研究院.电力研究院.西南交通大学，2021. 【2】云南电力工业开展“十二五〞 及中长期电网规划[R].西南电力设计院.云南省电力设计院，2021. 【3】潘以刚.接地电阻测试技术分析[A].2006全国电工测试技术学术交流会论文集[C].2006. 。