Comparative Analysis of Equal and Unequal Grounding Grid Configurations by Compression Ratio and Least Square Curve Fitting Techniques

The primary aim of the power system grounding is to safeguard the person and satisfying the performance of the power systemtomaintain reliable operation.With equal conductor spacing grounding grid design,the distribution of the current in the grid is not uniform.Hence,unequal grid conductor span in which grid conductors are concentrated more at the periphery is safer to practice than equal spacing.This paper presents the comparative analysis of two novel techniques that create unequal spacing among the grid conductors:the least-square curve fitting technique and the compression ratio techniquewith equal grid configuration for both square and rectangular grids.Particle Swarm Optimization(PSO)is adopted for finding out one optimal feasible solution among many feasible solutions of equal grid configuration for both square and rectangular grids.Comparative analysis is also carried out between square and rectangular grids using the least square curve fitting technique as it results in only one unequal grid configuration.Simulation results are obtained by theMATLAB software developed.Percentage of improvement in ground potential rise,step voltage,touch voltage,and grid resistancewith variation in compression ratios are plotted.

IEEE标准接地网设计及计算示例

随着“一带一路”的推进,国外设计项目日益增多,大部分项目技术合同对接地设计均要求满足IEEE标准。本文通过印度尼西亚某燃煤电站主接地网的设计计算示例,对按照IEEE接地标准设计的接地网设计思路进行简述。

接地网技术在建筑电气设计中的应用

在现代社会中,电力已成为人们日常生活和工业生产中不可或缺的能源,但随之而来的电气安全问题也备受关注。建筑电气系统作为电力的使用和分配终端,其安全性和稳定性显得尤为重要。基于此,接地网技术应运而生,作为一项重要的安全保障措施,为电气设备的安全运行提供了重要支持。文中探讨接地网技术在建筑电气设计中的应用,以及优化方法,从而更好地保障电气系统的稳定性和安全性,为建筑电气工程提供可靠的技术支持和指导。

220 kV GIS变电站接地网设计优化及评估

针对某220 kV GIS变电站接地网提出了一种变电站接地网设计优化方法。首先根据勘测的土壤电阻率,反演出土壤分层情况,然后对斜井设计方案进行优化,调整斜井角度,最后对接地网安全性能进行评估。评估结果表明,该接地网方案满足规范要求,可保障变电站人身及设备安全,节省工程投资。

计及电磁干扰的接地网磁场诊断研究

埋设在地下的变电站接地网若是出现断裂等故障将影响设备和人身的安全性,而目前针对接地网的故障诊断仍然以定期开挖检测为主,具有盲目、低效等缺点,因此针对接地网的无损检测具有重要的应用前景。针对电网络诊断法诊断方程欠定的缺点,提出运用磁场反演法对接地网进行检测,并且考虑到接地网现场的电磁干扰问题,设计一套相应的硬件系统装置。首先对接地网进行分析,论述磁场反演法的可行性及其具体操作方法;其次,根据变电站接地网现场电磁干扰产生的特点,开发具有抗电磁干扰能力的磁场检测硬件系统;最后,通过在接地网模型上的实验和某变电站接地网的现场应用,验证该方法和系统的可行性和准确性。

开关瞬态尖峰传导干扰下放大器防护设计

电源线瞬变尖峰是由感性负载通断引起的干扰信号,在系统平台状态切换与设备通断过程中产生的时域尖峰信号如果不加控制,将造成平台其他设备性能降低或功能丧失,甚至物理损坏。针对平台操控产生的开关瞬态尖峰信号传导干扰发射链路驱动放大器故障,分析其干扰路径,分别阐述共电网传导干扰原理和共地耦合干扰机理;然后,采用高频滤波技术滤除尖峰信号包含的高频分量,并基于接地技术增加地环路阻抗,利用隔离电源模块同时切断共地耦合及电网传导回路。试验结果表明:当地回路注入干扰信号幅度达到12.4 V或-4.1 V时,非隔离电源状态下驱动放大器失效,与平台故障现象一致;隔离电源状态下,即使地回路注入干扰信号幅度达到±36 V,驱动放大器仍工作正常。当设备A壳体注入干扰信号时,未采取防护措施的测试件出现故障,与平台故障现象一致,而采取防护措施的测试件工作正常。

电网系统与电力设备的防雷与接地设计

探讨电网系统与电力设备的防雷与接地设计,通过建立适当的实验模型和仿真模型,在受到雷击时观察设备的响应,并对不同设计方案进行比较分析。采用避雷针、避雷帽等并选择合适的接地电阻和接地材料可以确保雷电流有效通过接地系统释放,综合考虑防雷装置和接地系统,可以提高电网系统的安全性和可靠性。

安全性分析在变电站接地网设计中的应用

接地网的科学设计是变电站接地网能否成功建设的首要环节。顺应安全性已成为接地网状态评价基本点的趋势,笔者将安全性分析引入接地网设计阶段,以一个有代表性的220 kV变电站地网设计方案评价为例,基于CDEGS软件,介绍了安全性分析在设计中应用的基本流程和实施方法,提出离子接地等降阻方式的拓扑结构模拟方法和故障电流分布简易计算方法,对变电站发生接地短路故障时反映接地网安全性能的地网特性参数进行计算分析,判断是否满足安全限值要求并最终对设计方案进行评价,对接地网工程设计具有较好的借鉴价值。

变电站接地网腐蚀诊断磁场检测系统的设计与应用

对变电站电磁环境测量和接地网进行仿真计算,设计和开发了变电站接地网导体腐蚀诊断的磁场检测系统。通过对接地网的两个上引导体注入异频正弦波激励电流,探测激励电流在地表面上产生的磁感应强度分布,实现了变电站接地网导体的腐蚀状态和断点故障的诊断。现场测试表明,该系统的抗干扰能力、分辨率和测量精度均能满足诊断需要,诊断方法可行,测量系统可靠,提高了诊断的效率。

大型变电站接地网的优化设计

为使地表面的电位均匀分布,在不等电位模型的基础上,建立最大和最小接触电压差值最小的目标函数,使用变度量法用数值计算分析得到了均匀土壤时最优压缩比的计算公式。据此可安全、经济地设计不同面积的接地网,确定合理的导体根数,使其散流电流更均匀,并显著减少接地网的最大接地触电压。

发变电站接地网优化设计

为了均匀接地网地表面电位分布,提高地网运行安全水平,文中研究了地网导体按指数规律优化布置的方法,在双层土壤结构模型的基础上,建立最大接触电压值达到最小的目标函数,采用改进的遗传算法求解。遗传算法初始种群采用二进制编码,利用自适应算法计算交叉变异概率,最后寻优地网横向和纵向最佳压缩比,从而得到地网的最佳优化设计方案。仿真计算结果表明:与传统的等间距布置方法相比具有明显的均压效果,可显著降低最大接触电压,提高了地网运行的安全水平。

土壤特性对变电站接地网特性参数影响的数值分析

为了了解土壤特性对接地网特性参数(接地阻抗、地线分流、地网电位升高、场区压差、跨步电压和接触电压)的影响规律,结合具体的工程案例,采用数值仿真方法,分析接地网特性参数与土壤分层结构特性之间的相关性。结果表明,站址土壤电阻率不同时,接地网特性参数在变电站发生单相接地短路故障时具有不同的表现行为,接地网特性参数是分层结构土壤电阻率、接地网结构和形状以及入地故障电流水平等几个因素协同作用的结果。高土壤电阻率条件不利于散流,地网电位升高较高,但整体压差较小,跨步电压和接触电压分布较为均衡。低分层土壤电阻率条件下,地网电位升高很低,但场区压差较大,高水平跨步电压和接触电压可能出现在接地故障点且超过安全限值,在设计时应注意均压措施的完善。

应用阻抗变换技术的变电站接地网检测系统激励源的设计与应用

针对变电站接地网接地性能检测和缺陷诊断的需要,设计了专用的异频正弦波激励源系统。基于线性放大和阻抗变换技术,在较宽的频带内和较大输出电流的情况下,实现了频率和输出电流的连续调节,解决了功率放大器和接地网负载之间的阻抗匹配问题。实验结果表明激励源系统的频率特性、带负载能力和输出电流能力符合设计要求。通过测量地表磁感应强度和电位分布,诊断接地网导体断点的现场应用表明激励源的设计合理,能够满足变电站接地网缺陷诊断和接地性能检测等工程实际的需要。

非均匀土壤矩形接地网优化设计

当接地网周围土壤环境一定,使用最优的均压带布置方案可以有效均匀接地网地表表面的电位,进而降低接触电压和跨步电压,并且尽可能的节约材料,降低建设成本。为了得到适用于非均匀土壤环境下,矩形的接地网最优布置方案,基于CDEGS建模,首先移动各个均压带,得到优化后均压带的位置,通过函数拟合得出优化函数。进一步研究了优化函数在不同的土壤反射系数、上层土壤厚度和接地网面积等因素对优化系数的影响,最后,将拟合函数应用到非均匀土壤下矩形接地网的优化中。通过和其他方法的计算对比得出,利用文中计算方法优化的接地网,最大接触电压降低12%左右。采用文中提出的方法,既适用于均匀和非均匀土壤,又可以优化矩形和方形接地网,且优化效果满足电力行业的基本标准。

接地网设计理念及其工程实践

为适应电网发展对接地网安全性越来越高的要求,安全性分析逐步成为接地网设计的基点。以典型的高土壤电阻率站址220 kV变电站设计和施工为例,结合现场实测和仿真计算,分析不同降阻阶段接地网特性参数的安全性与投资预算的关系,阐明了对于站址土壤条件不理想的情形。在首先满足接地网特性参数(接地故障下地网导体电位升高、场区压差、场区跨步电压和接触电压等)符合一、二次设备运行和人员安全要求的前提下,科学地选择接地阻抗设计值,取得较优的经济性,达到安全性和经济性平衡的设计理念,给出了安全性和经济性分析在接地网设计中的应用评价方法。

高土壤电阻率地区大型水电站接地系统设计

一般大型水电站所建山区土壤电阻率很高,而且系统入地短路电流大,其接地系统设计较常规发变电站困难得多。针对此问题,结合锦屏二级水电站的实际情况,对高压母线发生接地故障时实际作用在站内二次设备上的过电压大小进行了理论分析和仿真计算。结果表明,作用在设备绝缘的过电压大小取决于接地网的网内电位差而非总地电位升,锦屏二级水电站在对外采取地电位隔离措施的前提下,其接地系统的设计可按开关站与厂房之间的接地网网内电位差≤1.4kV来进行控制。最后提出了大型水电站接地系统安全设计的准则,可为其他类似的工程设计和研究提供一定的参考。

测量磁感应强度诊断变电站接地网断点

为有效检测变电站接地网导体断点故障,提出了一种新的诊断方法,即通过接地网的两根上引导体直接注入异频的正弦波激励电流,据电磁感应原理测量地表磁感应强度的分布特征,诊断接地网导体节点与非节点处的断点故障。利用接地网性能分析软件进行的仿真计算论证了方法的可行性。针对变电站实际的电磁干扰环境,设计了专用的检测诊断系统并用实验结果表明其性能满足检测需要。模拟接地网的实验研究表明诊断方法正确,提高了诊断的效率和精度,检测系统可用于工程实际。

基于CDEGS的雷达站地网设计与研究

针对雷达站地网的设计问题,以跨步电压和接触电压作为评判地网接地效能的重要指标,基于CDEGS软件,首先对雷达站土壤分层情况进行研究;然后,从接地网的疏密程度、均匀分布和是否安装接地棒这三个方面进行了仿真对比分析;最后,根据仿真结果,设计出符合安全标准的雷达站地网。

基于CDEGS的铁路接地网优化设计研究

针对当前铁路电力变电站接地网设计采用传统经验法存在的缺陷而导致地网危险过电压的产生、资源浪费等问题,提出基于CDEGS软件优化设计思路,给出了相应的改进措施,并通过实例仿真分析比较优选最佳设计方案。结果表明,采用CDEGS对土壤、地网精确建模、仿真,可有助于有效获得安全经济的地网设计方案,该方法可供借鉴。

基于改进遗传算法的接地网优化设计

为减少接地网均压导体数量和提高均压效果,根据短路时地表电压分布建立了接地网不等间距均压带优化布置的数学模型．优化计算采用改进的遗传算法．介绍了青藏铁路牵引变电所接地网的仿真计算．结果表明,该方法可在满足安全电压的条件下,得到接地网不等间距均压带布置形式．与传统的等间距布置形式相比,可以减少近50％的施工量．