两个大型接地网相临的影响分析

2011-05-29李思南

浙江电力 2011年3期

徐华，刘黎，李思南

（浙江省电力试验研究院，杭州 310014）

现在的燃煤发电厂大都先有一期项目，然后接着二期项目，甚至还有三期项目等，相应的接地网也就有一期、二期甚至三期。此类接地网都属于大型接地网，相互之间存在着一定的影响。当前关于单一接地网的理论计算和实测方面的论文已很多，但对两个大型接地网之间的相互影响却鲜有分析，以下利用CDEGS软件的MALZ不等电位模块从理论上对此进行分析。

1 均匀土壤下接地网的接地阻抗计算

1.1 均匀土壤下两个面积相近的接地网的接地阻抗模值计算分析

两个相临接地网都由水平导体组成，主网面积300 m×300 m，网孔数20×20个，在主接地网的中心有接地引下线，长度0.8 m，主网有一相临接地网，面积300 m×300 m，网孔数20×20个。水平导体等效直径0.02 m，接地引下线等效直径0.04 m。不同土壤电阻率下，单个接地网（主接地网）接地阻抗模值见图1中的曲线1，两个相临接地网相临导体间距离变化（1 m和10 m）时，主接地网的接地阻抗模值见图1中的曲线2（距离1 m）和 3（距离 10 m）。

从图1可以看出，两个面积相近的接地网在均匀土壤模型下，相临接地网对主接地网的接地阻抗模值有一定的影响。因为相临接地网改善了主接地网的散流，但随着两个接地网相临导体的距离增大，影响逐步减弱；当相临导体距离1 m时，相临接地网使主接地网的接地阻抗模值减少10.36%；当距离增加到10 m时，相临接地网使主接地网的接地阻抗模值减少6.1%。从图1还可看出，土壤电阻率增大，相临接地网对主接地网的接地阻抗模值的影响增大，但是当土壤电阻率增大到一定程度时，相临接地网对主接地网的接地阻抗模值的影响趋于饱和。因为土壤电阻率低时，主接地网散流自身相对较容易，相临接地网对于改善主接地网散流的作用有限；土壤电阻率较大时，主接地网自身散流困难，相临接地网有利于主接地网的散流。

图1 不同条件下主接地网的接地阻抗之一

1.2 均匀土壤下两个面积不等的接地网接地阻抗模值计算分析

主网面积100 m×100 m，网孔10×10个，相邻接地网的面积及相临导体间距离变化时主接地网的接地阻抗模值见图2。图2中的曲线1代表仅有主接地网时的接地阻抗模值；相临接地网面积为200 m×200 m，网孔20×20个，曲线2和3分别代表两个接地网相邻导体间距1 m和10 m时主接地网的接地阻抗模值；相临接地网面积为300 m×300 m，网孔20×20个，曲线4和5分别代表两个接地网相邻导体间距1 m和10 m时主接地网的接地阻抗模值；相临接地网面积为500 m×500 m，网孔20×20个，曲线6，7和 8分别代表两个接地网相邻导体间距1 m，10 m和20 m时主接地网的接地阻抗模值。

图2 不同条件下主接地网的接地阻抗之二

从图2可看出，在均匀土壤下，主接地网面积一定且两个相临接地网间距一定时，相临接地网面积越大，对主接地网接地阻抗模值的影响越大；当相临接地网的面积是主接地网的25倍时，两个接地网相临导体间距10 m时，相临接地网使主接地网接地阻抗模值减小为11.7%；间距增加到20 m时，相临接地网使主接地网接地阻抗模值减小8.32%。

另外通过计算还得出，均匀土壤下主接地网面积大于相临接地网面积时，相临接地网对主接地网的接地阻抗模值影响较小，当两个接地网相临导体间距在5 m时，相临接地网使主接地网接地阻抗模值减小一般不超过10%。

2 双层土壤下接地网的接地阻抗模值计算

主网面积200 m×200 m，网孔数20×20个，相临接地网面积200 m×200 m，网孔数20×20个。土壤模型是双层的，上层土壤厚度10 m，下层土壤电阻率固定2 000 Ω·m，在不同反射系数下单个接地网的接地阻抗模值如表1，两个相临接地网相临导体间距变化（距离分别为1 m，10 m和20 m）时主接地网的接地阻抗模值如表2。

表1 不同反射系数下单个接地网的接地阻抗模值

表2 两个接地网相临导体间距变化时主接地网接地阻抗模值 Ω

从表1-2可看出，在双层土壤下，反射系数大于零时，随意改变土壤反射系数，两个面积相近的相临接地网都会使主接地网的接地阻抗模值在一定程度上减少，随着两个接地网相临导体的距离增大，影响逐步减弱。当两个接地网的相临导体间距10 m时，在反射系数0.8时，相临接地网使主接地网的接地阻抗模值减少最多，达到11.89%；当两个相临接地网的相临导体间距达到20 m时，相临接地网对主接地网接地阻抗模值的影响不超过10%。另外通过计算还可以得出，在双层土壤下，反射系数小于零，随意改变土壤反射系数，相临接地网对主接地网的接地阻抗模值影响比较小，当相临导体间距在5 m时，相临接地网使主接地网接地阻抗模值减小一般不超过10%。

对于上面的两个接地网，上下层土壤的电阻率分别是300 Ω·m和1 000 Ω·m，改变上层土壤的厚度，单个接地网的接地阻抗模值如表3，两个相临接地网相临导体间距变化（距离分别为1 m和10 m）时主接地网的接地阻抗模值如表4。

表3 上层土壤厚度不同时单个接地网的接地阻抗模值

表4 两个接地网相临导体间距变化时主接地网接地阻抗模值 Ω

从表3-4可看出，双层土壤下反射系数一定时，随意改变上层土壤的厚度，两个面积相近的相临接地网都会使主接地网的接地阻抗模值在一定程度上减少，随着两个接地网相临导体的距离增大，影响逐步减弱；当两个相临接地网的相临导体间距达到10 m时，相临接地网对主接地网接地阻抗模值的影响不超过10%。

3 不同土壤模型下接地网其它参数的计算

主网面积200 m×200 m，网孔20×20个，相临接地网面积200 m×200 m，网孔20×20个。在主接地网中心的接地引下线上注入1 A电流。均匀土壤的电阻率500 Ω·m，两个相临接地网相临导体间距10 m。图3给出了均匀土壤下接地网上方的地表电位分布，图3（a）单个接地网的电位分布，图3（b）是两个接地网中主接地网的电位分布。表5给出了均匀土壤下单个接地网地表、相临接地网导体间距10 m时主接地网地表的最大地电位升、最大跨步电势和最大接触电势。从图3和表5可看出：均匀土壤下相临接地网导体间距10 m时，相临接地网使主接地网的地表电位有了一定的降低，最大跨步电势和最大接触电势有一定的升高，但影响都不超过10%。相临接地网虽然改善了主接地网的散流，但是也使得主接地网的散流更加不均匀。

图3 均匀土壤下接地网上方的地表电位分布图

表5 均匀土壤下单个和两个接地网的部分参数计算值V

当土壤模型是双层时，设上层土壤厚度10 m，上下层土壤电阻率分别是300和2 000 Ω·m。两个接地网相临导体间距20 m。图4给出了双层土壤下接地网上方的地表电位分布，图4（a）是单个接地网的电位分布，图4（b）是两个接地网中主接地网的电位分布。表6给出了双层土壤下单个接地网地表、相临接地网导体间距20 m时主接地网地表的最大地电位升、最大跨步电势和最大接触电势。从图4和表6可看出：双层土壤下相临接地网导体间距20 m时，相临接地网使主接地网的地表电位有了一定的降低，最大跨步电势和最大接触电势有一定的升高，但是影响不超过10%，理由同上。