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利用CDEGS对高土壤电阻率地面光伏电站接地网的研究

发布时间:2019-07-11 02:13:05 文章来源:工具之家    

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王超柱

摘 yao:dui于高土壤dianzu率di区dedi面光伏dianzhan的jie地网设计因现xinggui范不能对多层土壤jisuan计算结果yi般jiaowei保shou利yong专业的jiedi计算ruan件CDEGS可yijian立精que的多层土壤模型优化设计方案。本文利yongCDEGS对mou高土壤电阻率光伏电站jie地网的原设计方案进行了优化,并yugong程竣gonghou的接地网ce试zhi进行了比较,de出经CDEGS优化hou的方案不仅可以降低造价,计算值也与实际测试值十分接近

guan键词:高土壤电阻率;CDEGS;光伏电站;接地网设计

DOI:1.1664/j.cnki.37-1222/t.217.2.127

引言

mu前,许多大型光伏电站建设在戈壁地区,其特点shi地表土壤电阻率非常高,地表以下土壤电阻率下降较快。现行国家标准GB5065‐2011《交流电气装置的接地设计规范》中,对于fu合接地网,zhi能按照均匀土壤来进行计算, 计算结果较为保守。设计人员为了达dao接地电阻要求,尽可能多敷设shui平接地网he垂zhi接地ji。一般但工程竣工后,经实测电阻值都远xiao于设计值,由此造成电站投资的浪费。

本文利用接地计算软件CDEGS对某光伏电站接地网设计进行改进,对多层土壤建模、接地极数量优化及动态仿真,得到zui优的设计方案, 竣工后的实测值与设计值十分接近。

1 光伏电站接地特点及CDEGS软件简介

1.1 接地电阻

光伏fadian站一般分为发电区和升压站区,现行规范要求发电区接地电阻应xiao于4Ω,升压站区接地电阻小于1Ω。

1.2 接地网

发电站区主要是复合接地网。由于占地面积较大,根ju规范公shiR= 0.5ρ/S,接地电阻一般很容易满足应小于4Ω的要求。而升压站区域,在高土壤电阻率的qing况下,若采用普通的复合接地网,将很难满足小于1Ω的要求,一般可采用深埋接地极并采用降阻剂处li、外延接地网deng方式。

1.3 CDEGS软件包介绍

CDEGS是jia拿大SES公司推出的专业电站接地和土壤结构分析软件包。其能够模拟任意层、任意形状的土壤,并ju有接地系统设计分析、计算地表电位分布等功能。目前,光伏电站的接地网设计主要是基于经验公式,存zaizhuo设计的盲目性和随机性,如果接地电阻测试不合格后,再进行设计变更,很大程度上影响整个工程建设进度。CEDGS软件的出现为电气工程技术人员高xiaodi设计安全的接地网提高了可靠的技术保证。

2 某光伏发电站接地网模拟及特性研究

2.1 现chang概述

A、发电区域占地面积为327亩,等效为450mx490m;kai闭所区域占地面积为16亩,等效为100mx100m;

B、35kV母线采用单母线分段,每段各通过1台接地变和消弧线圈接地,每台消弧线圈容量为800kVA。

C、季节性冻土层深duwei2.5m。

D、发电站区接地电阻要求不大于4Ω,35kV开闭所接地电阻要求不大于4Ω。

E、据现场踏勘,电阻率测试,现场土层电阻率测值详见表1。

2.2 原设计方案

shui平接地极采用60×6镀锌扁钢16000m, 垂直接地极采用63x6镀锌角钢(2.5m长234根,埋设深度为2.5m。

开闭所区域采用水平接地极与深井接地极xiang结合,水平接地极采用60×6镀锌扁钢2000m,垂直接地极采用10根3x6镀锌角钢(2.5m长),埋设深度为20m。

2.3 利用CDEGS对发电站区的接地网进行优化设计

根据相关数据,计算得到入地短路电流为313.2A,依据简易公式R= 0.5ρ/S,计算得到接地电阻为12.3Ω,最大接触电压为803.5V,最大kua步电压差为91.5V。规范规定dezui大接地电阻为4Ω,最大接触电压为695.2V,最大跨步电压为2630.8V,由此看出,除了跨步电压符合要求外,其余2项均不符合规范要求。

首先利用CDEGS构建土壤结构模型,为5层平均土壤,空气层和最底层为无穷大厚度。

优化后的方案与原方案对比如表2。

可以看出,利用CEDGS优化后,接地电阻和跨步电压都有极大地降低,另外,接地极材liao的数量也大幅下降。

2.4 利用CDEGS对开闭所区域的接地网进行优化设计

依据简易公式R= 0.5ρ/S,水平复合接地网的接地电阻为62.6Ω, 根据接地规范要求,由安全接触电压、跨步电压反推计算接地电阻yun许值为8.57Ω,因此必须采取措施降低接地电阻。设计采用在开闭所周围设置6个接地深井,深度为20m, 接地深井内埋设60x6x2500mmdejiao钢, 接地极处加降阻剂并采用黄土回填。

根据项目地勘报告,地下水位埋深约15m,电阻率为60Ω.m

根据公式

土壤电阻率(ρ) = 60 (Ω.m)

垂直接地體长度(l) = 2.5 (m)

接地极的埋设深度(t) = 20 (m)

角钢接地极的宽(b) = 0.06 (m)

角钢接地极的厚(h) = 0.06 (m)

计算得到,6根垂直接地体的接地电阻Rt = 2.95(Ω)

水平接地体的接地电阻Rs = 62.6(Ω)

根据IEEE Std 80-2000的计算公式:

得到开闭所区域的复合接地电阻为2.36Ω

利用CDEGS优化后的方案与原方案对比如下:

可以看出,运用CEDGS仿真分析得到的结果和采用经验值的结果相近。

3 结论

由以上可知,根据经验公式计算的接地电阻值都偏保守,设计人员一般偏向于尽可能多的敷设接地极数量保证达到设计要求。CDEGS软件可以对多层土壤进行精确地仿真分析,经优化后的接地电阻、接触电压和跨步电压都有显著的降低,并且优化方案可以使得工程投资大幅降低。

参考文献:

[1]郭振威等.CDEGS在复杂大型接地网优化设计中的应用研究[J].湖南电力,2010(02).

[2]孙燕.光伏电场区域防雷接地研究[J]华东电力,2012(12).

[3]GB/T 50065-2011.交流电气装置的接地设计规范[S].

[4]IEEE Std 80-2000.交流变电站接地安全指南[S].endprint

山东工业技术 2017年20期

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