一种变电站接地网的智能敷设设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网规划设计接地网设计技术领域，特别是涉及一种变电站接地网的 智能敷设设计方法。
【背景技术】
[0002] 变电站接地网对于电力系统以及电网的正常运行具有重要的现实意义，不仅对变 电站的电力设备以及电力系统等都具有一定的保护作用，对于变电站的工作人员的生命财 产安全也是一种有力的保障。
[0003] 当前变电站的主接地网是电力系统过电压保护装置的重要组成部分，它以水平敷 设的人工接地体为主，辅以垂直接地体，构成变电站人工接地装置。目前常用的接地网设计 计算方法有手算算法和软件算法，但是手算算法耗时费力，精度有限；软件算法大多集成在 功能较大的其他整体软件中，购买成本较高。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种变电站接地网的智能敷设设计方 法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的变电站接地网的智能敷设设计方法包括按顺序 执行的下列步骤：
[0006] 步骤1)建立能够兼容CAD和三维展示的界面；选择一种能够兼容CAD和三维展示 的界面，以便于借助编程来实现界面的特异化；
[0007] 步骤2)建立接地网设计输入输出及中间结果数据库；依据接地网设计计算涉及 的参数及输入输出结果，逐个建立数据库中的输入表、结果输出表及中间结果对照表，并保 证每次开始新一轮的计算时将上述数据表清空；
[0008] 步骤3)接地网设计计算及结果展示；根据CAD手动敷设接地网的区域；根据自动 弹出窗口选择水平接地体材质和给定初始截面；根据规范DL/T621和GB/T50065的要求进 行接地网设计计算，并根据规范要求校验接地网的接触电压、跨步电压和截面选择合理性； 将计算结果加以图形展示和三维展示，根据需要生成接地网设计计算结果表和图纸导出， 根据需要进行技术经济比较计算和结果导出。
[0009] 在步骤1)中，所述的三维展示的界面为互动界面，最上层设置为菜单栏，下面放 置工具栏，整体界面中间为显示栏，下方为命令栏。
[0010] 在步骤2)中，所述的数据库为Access数据表，所有表格为.mdb格式；所述的输 入表包括：敷设接地网区域存储表，包含所选择区域端点的横、纵坐标；计算数据输入表， 内含接地计算的各种参数，如土壤电阻率，所选接地材料，接地方式；结果输出表，存储相关 结果数据，如接地装置的接触电压、跨步电压、截面校验、经济技术比较结果；中间结果对照 表，内存储中间计算的一些对比数据。
[0011] 在步骤3)中，所述的接地网设计计算的具体方法为：
[0012] 1.计算用入地短路电流的计算
[0013] I = (Inax-In) X (I-Kel) (1)
[0014] I = In(I-Ke2) (2)
[0015] 式中：1一一入地短路电流，A;
[0016] Imax 接地短路时的最大接地短路电流，A ;
[0017] In--发生最大接地短路时，流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电 流，A ;
[0018] Kel, Ke2一一分别为厂或所内和厂或所外短路时，避雷线的工频分流系数。
[0019] 计算用入地短路电流取两式中较大的I值。
[0020] 2?人工接地极工频接地电阻的计算
[0021] 1)垂直接地极的接地电阻采用下式计算：
[0022] 当 l>>d 时，
[0030] 式中：Rh--水平接地极的接地电阻，Q ;
[0031] p--土壤电阻率，Q ? m ;
[0032] 1--水平接地极的总长度，m ;
[0033] h--水平接地极的埋深，m;
[0034] d--水平接地极的直径或等效直径，m;
[0035] A--水平接地极的形状系数。
[0036] 水平接地极的形状系数采用DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中表Al所列 数值。
[0037] 3)水平接地极为主边缘闭合的符合接地极或接地网的接地电阻采用下式计算：
[0038] Rn=a:Re (5)
[0042] 式中：Rn-一任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，n;
[0043] Re一一等值，即等面积、等水平接地极总长度的方形接地网的接地电阻，Q ;
[0044] S 接地网的总面积，m2;
[0045] h--水平接地极的埋深，m;
[0046] d--水平接地极的直径或等效直径，m;
[0047] L--水平接地极的总长度，m;
[0048] L0--接地网的外缘边线总长度，m。
[0049] 4)人工接地极的简易计算采用DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》中表A2所 列公式。
[0050] 在步骤3)中，所述的根据规范要求校验接地网的接触电压、跨步电压和截面选择 合理性的具体方法为：
[0051] 1.发生接地故障时，接地装置的电位、接触电位差和跨步电位差的计算
[0052] a)接地装置的电位按下式计算：
[0053] Ug=IR(6)
[0054] 式中：Ug--接地装置的电位，V ;
[0055] I 计算用入地短路电流，A;
[0056] R--接地装置（包括人工接地网及与其连接的所有其他接地极）的接地电阻， Q ;
[0057] b)均压带等间距布置时接地网地表面的最大接触电位差、跨步电位差的计算。
[0058] 1)接地网地表面的最大接触电位差，即网孔中心对接地网接地极的最大电位差按 下式计算：
[0059] Utnax=KtnaxUg (7)
[0060] 式中：Utmax--最大接触电位差，V ;
[0061] Ktmax--最大接触电位差系数；
[0062] 当接地极的埋设深度h= 0. 6~0. 8m时，Ktmax按下式计算：
[0063] Ktnax=KAKnKs (8)
[0064] 式中：Kd，&，KjPKs--系数，对30 X 30m2彡S彡500 X 500m2的接地网按式（9)计 算：
[0065]
[0066] 式中：n--均压带计算根数；
[0067] d--均压带等效直径，m;
[0068] L1,L2--接地网的长度和宽度。
[0069] 2)接地网外的地表面最大跨步电位差按下式计算：
[0070] Us-=KsniaxUg (10)
[0071] 式中：Usmax--最大接触电位差，V ;
[0072] Ksmax 最大接触电位差系数。
[0073] 正方形接地网的最大跨步电位差系数按下式计算：
[0080] 式中：L--水平接地极的总长度，m ;
[0081] L0--接地网的外缘边线总长度，m。
[0082] c)均压带非等间距布置时正方形或矩形接地网地表面的最大接触电位差和最大 跨步电位差的计算
[0083] 1)接地网均压带按DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》中表Bl所示的不等间 距方式布置。
[0084] 2)接地网地表面最大接触电位差仍采用式（7)计算，但Ktniax变为：
[0085] Ktnax= K tdKthKtLKrtnaxKtnKts (13)
[0086] 式中各系数依次为对最大接触电位差的等效直径、埋深、形状、网孔数和根数影响 系数，且：
[0093] 式中：叫--沿长方向布置的均压带根数；
[0094] n2--沿宽方向布置的均压带根数；
[0095] m--接地网孔数，其中 m = (n「l) (n2-l);
[0096] h一一水平均压带的埋深；
[0097] L1, L2--接地网的长度和宽度。
[0098] 3)接地网的最大跨步电位差仍采用式（10)计算，但Ksniax变为：
[0099] Ksnax = K sdKshKsLKrsnaxKsnKss (14)
[0100] 式中各系数依次为对最大跨步电位差的等效直径、埋深、形状、网孔数和根数影响 系数，且：
[0107] 式中参数意义同上。
[0108] 2.确定发电厂、变电所接地装置的形式和布置时，考虑保护接地的要求，应降低接 触电位差和跨步电位差，并应符合下列要求。
[0109] a)在IlOkV及以上有效接地系统和6~35kV低电阻接地系统发生单相接地或同 点两相接地时，发电厂、变电所接地装置的接触电位差和跨步电位差不应超过下列数值：
[0112] 式中，Ut--接触电位差，V ;
[0113] Us--跨步电位差，V ;
[0114] Pf--人脚站立处地表面的土壤电阻率，Q ? m ;
[0115] t 接地短路（故