[发明专利]一种冻土地区的变电站接地网及其设计方法

说明书

本发明涉及一种冻土地区的变电站接地网及其设计方法，属于变电站建设技术领域。所述接地网为若干横向干线和纵向干线连接成的网状结构，所述接地网包括水平接地网和水平接网边缘向下弯折的下沉接地网，水平接地网位于冻土层内，下沉接地网的最下端位于冻土层以下；横向干线和纵向干线的交点处连接方向竖直向下的接地电阻，所述接地电阻的最下端伸入冻土层以下。本发明优化了接地网结构，降低了接地网的跨步电压和接触电势，从而满足高土壤电阻率地区和深季节性冻土地区的接地网的安全性能要求。本发明不需要增加接地网的材料量、不需要扩大接地网征地面积和不使用额外的化学降阻物质，减少了工程的投资。

技术领域

本发明涉及一种冻土地区的变电站接地网及其设计方法，属于变电站建设技术领域。

背景技术

变电站接地网必须满足接地电阻、安全的跨步电压和接触电势要求，以满足变电站内工作人员的人身安全和各电气设备的安全运行。在季节性冻土地区冰冻季节形成的地表冻土层对地网的安全性能有严重影响。接地系统的接地电阻、接触电势及跨步电压随冻土层的厚度和电阻率的变化而变化。当冻土层的厚度小于地网敷设深度时，对接地网的安全性能影响较小；而当冻土层厚度超过接地网的埋深时，接地电阻、接触电压和跨步电压大幅度增加，导致地网安全性能下降。

为了确保地网的安全性能,目前季节性冻土地区接地网的敷设方式包括： 1）将接地网埋设在冻土层之下；2）季节性冻土层中和冻土层下各敷设一层水平接地网的双层地网方式；3）将水平地网敷设在季节性冻土层中，在接地网周围及内部接地极交叉点布置短垂直接地极，长度深入冻土层下2m。这些敷设方式有一定的适用性，但在季节性冻土较深的地区会增加大量的施工工程量。并且当上述方式敷设的变电站接地网不能满足接地电阻、跨步电压和接触电势的要求时，还需要采用额外的降阻措施，通常包括：采取深井接地极、对土壤添加化学降阻剂、更换土壤、污水引入、外引水平接地极等，这些降阻措施会带来接地网建造成本的增加以及环境污染等问题。

发明内容

本发明针对现有的深季节性冻土地区的接地网设计、建造方案的优化，通过优化接地网布置结构，来达到降低接地网的跨步电压和接触电势，满足深季节性冻土地区的接地网的安全性能要求的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种冻土地区的变电站接地网，所述接地网为若干横向干线和纵向干线连接成的网状结构，所述接地网包括水平接地网和水平接地网边缘向下弯折的下沉接地网，水平接地网位于冻土层内，下沉接地网的最下端位于冻土层以下；横向干线和纵向干线的交点处连接方向竖直向下的接地电阻，所述接地电阻的最下端伸入冻土层以下。

本发明技术方案的进一步改进在于：下沉接地网与内部的水平接地网之间的角度为钝角。

本发明技术方案的进一步改进在于：下沉接地网与水平接地网之间的角度为100°～130°。

本发明技术方案的进一步改进在于：下沉接地网与水平接地网之间的角度为直角。

本发明技术方案的进一步改进在于：接地电阻的最下端伸入冻土层以下1～2m。

本发明技术方案的进一步改进在于：横向干线之间的距离不同，纵向干线之间的距离不同。

一种冻土地区的变电站接地网的设计方法，包括以下步骤，

a）、对变电站站址区进行勘测，确定变电站的土壤电阻率模型和最大季节性冻土深度；根据变电站站址区的腐蚀条件确定接地体种类及型号；

b)、根据变电站站址区内的最大季节性冻土深度，确定接地网边缘水平接地电阻敷设深度H_B，并确定接地网的结构参数及布置参数；

c)、根据冻土随季节的冻结和解冻规律，确定四季的土壤电阻率模型；