２０１４年２０１４．第４２卷第１１期 陕西电力 ＳＨＡＡＮＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰｏＷＥＲ 特别推荐 Ｆｅａｔｕｒｅｄ Ｆｏｃｕｓ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．１１ 变电站接地网不同接地材料接地特性研究 黄昌威 ，安韵竹 （１．广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山 ５２８０００；２．武汉大学，湖北武汉摘４３００７２） 要：针对电力系统变电站接地网现行的铜、钢以及铜包钢等金属接地材料接地特性的不同．对比分析了铜、 钢及铜包钢接地材料的使用成本及腐蚀特性。通过计算对比分析不同土壤条件和不同接地面积下，铜、钢及铜包 钢接地网的接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的不同特征。本文所做工作为变电站接地网的材料选 择及优化改造提供参考。 关键词：变电站地网；接地材料腐蚀；接地特性；土壤电阻率；接地面积 中图分类号：ＴＭ ７５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３—７５９８（２０１４）１１－０００９—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ０ｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｇｒｉｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＨＵＡＮＧ Ｃｈａｎｇｗｅｉ ．ＡＮ Ｙｕｎｚｈｕ （１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｏｐｐｅｒ，ｓｔｅｅｌ，ｃｏｐｐｅｒ－ｃｌａｄ ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｇｒｏｕｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｃｏｎｔａｃｔ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｓｔｅｐ ｖｏｌｔａｇｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｏｍｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｄ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｇｒｉｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｇｒｉｄ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ；ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ 内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压ｌ ４ｌ。 Ｏ引言 变电站接地装置是维护站内大型电力设备及运 国内现行变电站接地网一般以扁钢、镀锌钢最 为常见，虽然钢材料成本较低，但钢材料耐腐蚀性差 的缺点使得接地网多次测量、检修、改造等二次投入 行人员安全的可靠保证与重要措施【１］。当发、变电站 遭受雷击或者系统短路故障后，如果站内接地网接 地阻值偏高或者材料、结构布置不合理，不仅会使得 变压器等重要电力枢纽设备承受过电压造成绝缘破 坏的危险．还将造成变电站内外一定区域内的电位 偏高。给运行人员的人身安全带来潜在的威胁 ］。 因此，在变电站接地网的设计及改造时，除了关注变 增加 。近年来，为减少变电站接地网钢材料的腐 蚀造成的全寿命周期成本的追加，材料成本较高的 铜、铜包钢等接地材料也开始逐渐投入使用。 本文从变电站接地网铜、钢以及铜包钢接地材 料实际应用存在的问题出发，对比分析了铜、钢以及 铜包钢接地材料腐蚀及运行维护情况，采用ＣＤＥＧＳ 计算软件 对比分析了典型接地网设计中不同土壤 条件和不同接地网面积下，铜、钢接地材料在接地电 电站接地网的接地电阻值以外，应该综合考虑材料 本身对大型接地网的潜在影响。根据ＩＥＥＥ总结的几 种变电站接地网常见事故类型，新型石墨复合接地 材料在大型接地网使用时，除接地网接地电阻之外， 还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数：网 基金项目：国家 然科学 金项目（ ０７１ ）；中国博士后科学基金 阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的具体差 别，为接地网的优化改造提供一定的参考。 １ 变电站接地材料的腐蚀 从实际调查情况来看、 … ” … ’ ，（２０１ ４ Ｍ５６０６２４ ）． 我国变电站接地网仍以… … 第１１期 杨永前．等：双芯对称离散型可控移相器的数学建模 ６７ 型。ＴＣＳＤ—ＴＣＰＳＴ可以用一个理想移相器与一个等 值阻抗相串联描述，但是等值阻抗是随移相角变化 而变化的。目前已有的纵向式、斜向式类型移相器 ［４］ＩＥＥＥ Ｓｔｄ Ｃ５７ １ ３５—２ｏ０１，Ｓｏｃｉｅｔｙ ＩＰＥ．ＩＥＥＥ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｔｆｉｎｇ Ｔｒａｎｓｏｒｆｍｅｒｓ ｆＳ】．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，２００２． 的数学模型中多不考虑移相器等值阻抗随移相角的 变化，未见有研究文献报告这种近似对计算结果准 确性的影响。针对这一问题，本文按照所推导的对 称式移相器等值电抗表达式计算了１台移相器的阻 抗一移相角曲线，并对比了不计移相器等值电抗时 对安德森３机９节点系统的稳态潮流控制效果。从对 比计算结果可以看出．当移相角度较大时忽略移相 器的等值电抗将带来大的计算误差。由本文的工作 不难理解在研究系统特殊运行方式下利用移相器的 ［５］ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＦＡＣＴＳ）：Ｓｃｏｐｉｎｇ Ｓｔｕｄｙ； Ｖｏｌｕｍｅ ２，Ｐａｒｔ １：Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｔｕｄｉｅｓ［ＲＪ．Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ：ＥＰＲＩ， １９９１． Ｉ６］ ＫＵＮＤＵＲ Ｐ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｔａｔａ ＭｃＧｒａｗ—Ｈｉｌｌ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ。１ ９９４． ［７］ＰＯＵＬＩＮ Ｂ， ＶＥＣＣＨＩＯ Ｒ Ｍ Ｄ， ＦＥＧＨＡＬＩ Ｐ Ｔ， ｅｔ ａ１． Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ：Ｗｉｔｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｃｏｒｅ－ Ｆｏｒｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｍ］ Ｂｏｃａ Ｒａｔ．ｏｎ：ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ， ２００１． 控制问题时。忽略移相器的等值电抗可能导致错误 的结论。 参考文献 ［１１ ＬＹＭＡＮ Ｗ Ｊ，ＮＯＲＴＨ Ｊ Ｒ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｐｈａｓｅ— ［８］ ＧＵＴＨ Ｇ，ＢＡＫＥＲ Ｒ，ＥＧＬＩＮ Ｐ．Ｓｔａｔｉｃ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｆｏｒ ＡＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ［Ｃ］．Ｌｏｎｄｏｎ： Ｉｎ ＩＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ａｎｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｔａｔｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ＡＣ ａｎｄ ＤＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，１９８１． ［９］ＨＡＮ Ｚ Ｘ．Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， １ ９８２， ｓｈｉｔｆｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｎ ａｎ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｏｏｐ ｆＪ］． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｉｃａｌ ｒＰＡＳ－１０１（１０）：３７９０－３７９５． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，１９３８，５７（１０）：５７９－５８８． 【２】ＣＡＲＬＩＮＩ Ｅ Ｍ，ＭＡＮＤＵＺＩＯ Ｇ，ＢＯＮＭＡＮＮ Ｄ．Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｔａｌｉａｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｙ Ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｐｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔｉｎｇ ［１０］ＡＮＤＥＲＳＯＮ Ｐ Ｍ，ＦＯＵＡＤ Ａ Ａ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｍ］．Ｈｏｂｏｋｅｎ：Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，２００８． （责任编辑收稿日期：２０１３—１０—３０ 付小平） Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｃ］．Ｐａｒｉｓ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＣＩＧＲＥ Ｓｅｓｓｉｏｎ，２００６． ［３］ ＳＯＮＧ Ｙ Ｈ，ＪＯＨＮＳ Ａ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＡＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ （ＦＡＣＴＳ）［Ｍ］． Ｃｏｒｎｗａｌｌ：Ｐｒｉｎｔｅｄ ｉｎ Ｅｎｇｌａｎｄ ｂｙ ＴＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ Ｌｔｄ． １９９９． ・作者简介：杨永前（１９９０），男，河南汝州人，工程师，从事电力系统运 行与控制研究。 ＋一＋“＋・・＋・・＋・・＋ ・－＋・・＋”＋・・＋“＋－・＋”＋“＋一－４－－ｎ— ＊＋ 一＋”＋－＋ｕ＋一十”＋一＋ｎ＋一＋”＋一十一＋ （上接第ｌ２页） 和跨步电压等接地特性的差异性降低。应根据实际 况分析［Ｊ］＿高电压技术，２００８，３４（９）：１９９６—１９９９． ［６］ＬＥＷＩＣＫＩ Ｔ Ｆ，ＦＯＷＬＥＲ Ｎ Ｌ．Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍｙｔｈｓ ｏｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃ— 材料接地特性采取可靠的优化及改造措施。 （３）随着接地网面积的增大，不同的接地材料 的有效接地面积趋于饱和，各接地特性之间的差别 增大。铜接地材料的接地特性优势明显。 本文所述内容为变电站接地网的设计、接地材 ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９３，２９（５）：１００６—１０１１． ［７］ＤＡＷＡＬＩＢＩ Ｆ Ｐ，ＸＩＯＮＧ Ｗ，ＭＡ Ｊ．Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｐｅｒｆｏｍａｎｃｅ ｒｏｆ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆＪ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１ ９９５，３ １ 料的选择及接地网的优化改造措施提供一定参考。 参考文献 ［１】何金良，曾嵘．电力系统接地技术［Ｍ］．北京：科学出版 社．２００７． （３）：５２０－５２７． ［８］银耀德，张淑泉，高英．不锈钢、铜和铝合金土壤腐蚀行 为研究 腐蚀科学与防护技术，１９９５，７（３）：２６９—２７１． ［９］周蜜．钢制接地网土壤腐蚀特性及评价技术的研究［Ｄ］． 武汉：武汉大学，２０１１． ［１０］ＬＩＮＤＳＥＹ Ｔ． Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ［２］陈先禄，刘渝根，黄勇．接地［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社， ２００２． Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ【Ｒ】．Ｔｈｅ Ｆｉｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，２００７． ［３］解广润．电力系统接地技术［Ｍ］．北京：水利电力出版社． １９９１． （责任编辑收稿日期：２０１４—０９—１９ 申光艳） 【４］ＫＥＩＬ Ｒ Ｋ．Ｔｈｅ Ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ ＩＥＥＥ一８０，Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ［Ｋ］．Ａｔｌａｎｔａ：ＥＰＲＩ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｏ１３．Ｈｉｇｈ—Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ，１９８２． 作者简介：黄昌威（１９７６），男，广东清远人，工程师，主要从事变电运 行等方面的工作。 【５】陆培钧，黄松波，豆朋，等．佛山地区变电站接地网腐蚀状
