一種變電站地電流抑制裝置及其抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變電站領(lǐng)域，尤其涉及一種變電站地電流抑制裝置及其抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著我國特高壓電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國家電網(wǎng)提出的電力互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的概念已逐漸成為世界共識，未來電網(wǎng)有望成為一種以特高壓交、直流輸電線路為骨干的混合型超級電網(wǎng)。實(shí)際上，就最近來看，以特高壓線路為骨干連接的華北、華東、華中地區(qū)的特大型電網(wǎng)已初具規(guī)模，電網(wǎng)的安全性比以往更加重要。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)不平衡電流、太陽磁暴和地磁感應(yīng)電流(GIC)的問題愈發(fā)突出，不平衡電流、地磁感應(yīng)電流將在電網(wǎng)上大范圍傳播。如果不采取相應(yīng)措施，未來必將造成嚴(yán)重事故和災(zāi)難。
[0003]關(guān)于太陽磁暴對電網(wǎng)影響的研宄，國際上已有研宄。關(guān)于地磁感應(yīng)電流GIC的形成及傳播機(jī)理，國內(nèi)外也有研宄。實(shí)際上，無論是電網(wǎng)固有的三相不平衡電流還是GIC，變電站的接地網(wǎng)其實(shí)已成為一個二傳手。由于接地網(wǎng)本身也是金屬導(dǎo)體，接地網(wǎng)的接地效果再好，也總有一部分跨過該網(wǎng)繼續(xù)在另一側(cè)導(dǎo)線傳播。因?yàn)樽儔浩鞯睦@組對非周期或直流成分而言其阻抗很小或沒有阻抗。接地網(wǎng)的這一潛在作用在可預(yù)見的時期內(nèi)是無法改變的。這是因?yàn)?，無論是目前的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)還是特高壓電網(wǎng)，無一例外地都采用了自耦變壓器。也就是說，變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的中性點(diǎn)接地點(diǎn)，無法徹底分割。這就造成了這樣一種局面，特高壓電網(wǎng)有多大，這個電網(wǎng)導(dǎo)體就多大。因此，從導(dǎo)體阻值的角度看，電網(wǎng)其實(shí)是一個超級大導(dǎo)體橫亙在地表上。只是這個導(dǎo)體在眾多的點(diǎn)(變電站)上，一部分埋到土壤里了而已。因此，要徹底阻止直流電流在這個超級大導(dǎo)體上流動是不可能的，這也是太陽磁暴對電網(wǎng)影響的根本原因所在。
[0004]當(dāng)然，對于接地方法，不同的地區(qū)，不同的地質(zhì)，土壤的導(dǎo)電性和電氣衰減特性差別很大，山川和河流差別很大，湖泊和海洋差別很大。從接地效果上，山地不如平原，平原不如河流，河流不如海洋。我們所尋求的接地效果，就是盡可能地使接地網(wǎng)靠近理想的“地”，即盡可能地使地網(wǎng)上的電位盡快地衰減至零電位。如果能將接地網(wǎng)接入大海，接地效果當(dāng)然很好，可實(shí)際上這是不可能的。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的接地系統(tǒng)存在的問題是:無法徹底分割變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的中性點(diǎn)接地點(diǎn)，接地效果差，從而導(dǎo)致電網(wǎng)不平衡電流、太陽磁暴和地磁感應(yīng)電流(GIC)的問題愈發(fā)突出，使得不平衡電流和地磁感應(yīng)電流在電網(wǎng)上大范圍傳播。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種變電站地電流抑制裝置及其抑制方法。本發(fā)明采用將中性點(diǎn)地網(wǎng)埋設(shè)于井中的方式使得電網(wǎng)上的地電流迅速引向地下深處，抑制地電流進(jìn)一步擴(kuò)散，從而保證了電網(wǎng)的安全。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種變電站地電流抑制裝置，包括:
[0009]變電站主變的接地網(wǎng)和變電站其他設(shè)備的接地網(wǎng)，所述變電站主變的接地網(wǎng)與變電站其他設(shè)備的接地網(wǎng)之間電氣隔離；所述變電站主變的接地網(wǎng)，包括若干個接地井和接地體，接地體設(shè)置于接地井中；所述接地體與變電站內(nèi)主變的中性點(diǎn)相連。
[0010]所述接地體垂直埋設(shè)于接地井中，這樣提高了接地極放電效果好。
[0011 ] 所述接地極還包括保濕導(dǎo)電輔助材料，所述保濕導(dǎo)電輔助材料填充于接地井內(nèi)。
[0012]所述接地井的直徑大于20厘米，這樣便于檢查接地井地下水位線和測量土壤導(dǎo)電率，方便土壤取樣；
[0013]所述接地井至少設(shè)置兩個，最多設(shè)置七個；若設(shè)有七個接地井，這樣可以按蜂窩狀布置，最大程度地提高了土地利用率。
[0014]變電站主變的接地網(wǎng)所連接的接地體與變電站其他設(shè)備的接地網(wǎng)所連接的接地體之間的距離均大于20米，這樣保證了變電站內(nèi)設(shè)備的安全。
[0015]一種變電站地電流抑制裝置的抑制方法，其特征在于，包括:
[0016]步驟(I):根據(jù)變電站周圍的地勢和土壤導(dǎo)電率來選擇接地井位置，并鉆探接地井;
[0017]步驟(2):將接地體垂直埋設(shè)于接地中后，井內(nèi)填充保濕導(dǎo)電輔助材料；
[0018]步驟(3):變電站內(nèi)主變的中性點(diǎn)與一組垂直埋置于接地井中的接地體相連接而構(gòu)成變電站主變的接地網(wǎng)；變電站主變的接地網(wǎng)與變電站其他設(shè)備的接地網(wǎng)之間電氣隔離。
[0019]所述步驟(I)中的接地井設(shè)置在有水的區(qū)域，接地井的深度以到旱季水位線為準(zhǔn)；接地井的土壤與其周圍的土壤相比，接地井的土壤的導(dǎo)電率最高。
[0020]所述步驟(I)中的接地井的直徑設(shè)置為大于20厘米。
[0021]所述步驟(3)中變電站主變的接地網(wǎng)所連接的接地體與變電站其他設(shè)備的接地網(wǎng)所連接的接地體之間的距離均大于20米。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023](I)采用本發(fā)明提出方法將電網(wǎng)與站內(nèi)設(shè)備之間、電網(wǎng)與發(fā)電廠之間實(shí)現(xiàn)了直接的物理隔離，阻斷了二者通過地網(wǎng)相互影響的通道，同步提高了電網(wǎng)、變電站、發(fā)電廠的安全性。
[0024](2)本發(fā)明采用接地井方式，使地電流難以跨過接地網(wǎng)而在電網(wǎng)中進(jìn)一步擴(kuò)散，從而將干擾電流限制在局部，消除了網(wǎng)上涌流風(fēng)險(xiǎn)。
[0025](3)本發(fā)明采用接地井的方式對即將到來的特高壓交流大電網(wǎng)具有特別重要的意義，太陽風(fēng)暴引起的地磁感應(yīng)電流將難以跨越采用本方案構(gòu)建的樞紐站接地網(wǎng)，將使未來的特尚壓互聯(lián)網(wǎng)具有應(yīng)對百年一遇太陽風(fēng)暴的能力。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的接地電流通過公共接地網(wǎng)在電網(wǎng)內(nèi)傳播的原理示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的接地電流陷阱的原理示意圖；
[0028]圖3a)為本發(fā)明的變電站主變中性點(diǎn)獨(dú)立接地網(wǎng)示意圖；
[0029]圖3b)為變電站內(nèi)其他設(shè)備獨(dú)立接地網(wǎng)示意圖；
[0030]圖4為變電站主變中性點(diǎn)井式接地原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0032]在圖1中，al是特高壓主變高壓側(cè)中性點(diǎn)，a2是特高壓主變低壓側(cè)中性點(diǎn)。由于主變壓器都是自耦變壓器，因此，al和a2實(shí)際為一個點(diǎn)。bl和b2也是500kV降壓變壓器的高、低壓側(cè)中性點(diǎn)，實(shí)際為一個點(diǎn)。Gl和G2分別為特高壓變電站和500kV站的公共接地網(wǎng)。
[0033]根據(jù)圖1可知，接地電流通過公共地網(wǎng)在電網(wǎng)傳播的過程:
[0034]由于Gl的聯(lián)通作用，特高壓線路側(cè)的三相不平衡電流或其他接地電流將毫無障礙地進(jìn)入500kV線路，并通過G2的連接作用進(jìn)入220kV線路，因此，地電流可以在電網(wǎng)上全網(wǎng)擴(kuò)散。
[0035]在圖2中，主變中性點(diǎn)接地采用本發(fā)明的埋設(shè)于接地井的方法。G是理想中的“地”，是真正的零電位。Rl和Cl是特高壓站中性點(diǎn)連接的接地網(wǎng)的等效對地電阻和對地電容，R2和C