一种新的土壤结构模型的制作方法
【专利摘要】本发明是一种存在地下商场、停车场时土壤结构模拟方法，属于电力系统变电站安全【技术领域】，具体涉及一种新的土壤结构模型，在变电站接地系统性能分析时，对于接地系统下方存在的地下停车场、商场的大空间区域，视为电阻率无穷大的土壤区域；对于接地系统其它部分的均匀土壤区域。该模型使用起来简单，便于操作实现。基于该模型进行了接地系统性能分析后，可与传统计算分析结果进行对比计算，得到地下商场、停车场等大空间区域对接地系统性能的影响，为后续相关设计标准的推出提供理论依据。
【专利说明】一种新的土壤结构模型
【技术领域】
[0001]本发明是一种存在地下商场、停车场时土壤结构模拟方法，属于电力系统变电站安全【技术领域】，具体涉及一种新的土壤结构模型。
【背景技术】
[0002]接地网是保证发变电站安全运行不可缺少的组成部分，其性能好坏直接影响到变电站的安全性能和雷电流的散流。目前，衡量接地系统安全性的参数主要依靠接地电阻、接触/跨步电压等参数，在各类标准(如GB/T 50065-2011 “交流电气装置的接地设计规范”)对各个参数要求限值有着严格要求。对于接地系统形式而言，其表现出来的性能完全由其所在的土壤结构形式决定，同一个接地系统在不同的土壤结构中会呈现完全不同的性能。因此要准确评估计算接地系统的性能，首先需要得到准确的土壤结构形式。对于土壤结构，目前多采用均匀土壤结构形式进行表达，对于郊区的发变电站接地系统，由于大范围内土壤形式未发生显著变化，所以使用此种土壤形式可以满足要求。
[0003]近年来，随着社会经济发展的需要，变电站位于市内的情况不断出现，也出现了变电站与其他商业结构、建筑物共存的情况，如在变电站下方存在地下停车场或大型商场等。此种情况就造成了变电站接地系统所在的位置下方很大一部分区域不是传统的土壤，而是巨大的空间和区域。此时，在进行接地系统分析时如果还使用传统的均匀土壤结构形式，则会造成巨大的偏差，容易造成接地系统的设计值和实际值差别很大情况，引起安全隐患。
[0004]因此，针对市区变电站下方存在其他商业结构、建筑物时，此时进行接地系统性能分析时，不能使用传统的均匀土壤结构形式，要提出一种可真实反映现场情况的土壤结构，以保证设计计算结果的可靠性，减少建成后的改造费用并消除计算不准确带来的安全隐串
■/Q1、O
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种新的土壤结构模型，使用该模型可以更准确的计算位于市内与其他地下商业结构、建筑物共存的变电站接地系统性能。通过这种土壤结构形式可以准确的模拟和考虑接地系统下方存在的停车场、大型商场等大空间区域造成的土壤缺失情况，从而改变了使用传统的均匀土壤模型进行接地电阻、接触/跨步电压分布计算带来的不足，土壤模型更接近现场实际情况，消除了使用传统的均匀土壤结构进行计算时带来的不准确性。
[0006]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种新的土壤结构模型，其特征在于，在变电站接地系统性能分析时，对于接地系统下方存在的地下停车场、商场的大空间区域，视为电阻率无穷大的土壤区域；对于接地系统其它部分的均匀土壤区域，电阻率为
P !O
[0007]前述的一种新的土壤结构模型，所述的电阻率P I为普通土壤的电阻率。
[0008]前述的一种新的土壤结构模型，对于小空间区域，电阻率为P i，小空间区域是指公众、车辆进出的出口、入口。
[0009]本方法通过合理规划市内变电站接地系统性能分析时使用的土壤模型，提出了接地系统下方存在地下商场、停车场等大空间区域时土壤结构的模拟形式。从而在进行接地系统性能分析时可考虑地下商场、停车场等大空间区域带来的原始土壤消失情况，尽可能的根据现场实际情况进行分析，提高了后续接地系统性能计算的准确度，减少了接地系统建成后后续改造和完善的成本。发明取得了下列有益效果:
[0010](I)更准确的土壤结构模型；
[0011]该模型改变了传统的将接地系统所在土壤均按均匀土壤结构形式考虑，考虑地下商场、停车场等系统带来的大空间区域对土壤模型形式的影响。基于该土壤模型，可以更好的根据现场实际情况进行接地系统性能分析。
[0012](2) 一种新的土壤结构模型；
[0013]该土壤模型提出了一种全新的土壤结构模型形式，虽然现阶段该模型针对均匀土壤结构形式提出，但是后续相关的设计者和研究者可根据现场情况该模型将其扩展至水平分层土壤结构下。
[0014](3)可分析地下空间对接地系统性能的影响；
[0015]该模型使用起来简单，便于操作实现。基于该模型进行了接地系统性能分析后，可与传统计算分析结果进行对比计算，得到地下商场、停车场等大空间区域对接地系统性能的影响，为后续相关设计标准的推出提供理论依据。
[0016](4)广泛的适用性
[0017]该土壤模型针对于市内变电站接地系统下方存在地下商场、停车场等大区域空间情况，可广泛的应用于市内变电站接地系统相关设计和分析中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是初始均匀土壤结构示意图；
[0019]图2是考虑了地下商场、停车场大空间区域的土壤结构形式示意图；
[0020]图3为无地下大区域空间时的土壤结构形式；
[0021]图4考虑了地下停车场空间后的土壤结构形式。
[0022]图5考虑了地下停车场空间后接地系统性能计算流程图
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0024]使用此种新土壤结构形式的目标是在进行市内变电站接地系统性能分析时，尽可能的按照现场实际情况考虑土壤结构形式，考虑地下商场和停车场等系统造成的一定区域和范围内不存在土壤的情况，从而可以提高后续接地系统性能计算的准确度，消除设计值与施工完成后实际值的差别，减少接地系统后续改造和缓解成本。
[0025]此种新的土壤结构形式分为两个部分:第一个部分是现有的、大范围的土壤结构，此部分的土壤结构为未进行地下停车场、地下商场等系统建设前土壤固有的结构形式。第二个部分是地下停车场、商场建成后出现的与传统土壤性质不同的区域，此部分区域为地下大区域空间。
[0026]此种土壤结构模型是一种新的土壤结构模型，其基本功能是:
[0027]在建立市内变电站接地系统性能分析时使用的土壤结构模型时，对于接地系统下方存在地下停车场、商场等大空间区域的情况，将此区域视为电阻率无穷大的土壤区域，而对于其他部分的土壤按照原始常规的土壤形式考虑，从而在进行接地系统计算时可以准确考虑此部分大空间区域对接地系统性能的影响，提高计算准确度。
[0028]此方法实施实例
[0029]对于某市内10kV变电站，接地系统面积约为60X 70m2，接地网埋深为0.8米。初始时其位于土壤电阻率为120欧姆.米土壤结构中。其结构示意图如图3所示。
[0030]此种情况下，在进行接地系统性能分析时，按均匀土壤结构形式考虑即可，此时土壤的电阻率取为P1，即120欧姆.米。
[0031]近年来随着社会经济的发展，在变电站下方约10米深处建设了新的停车场，停车场整个水平占地面积约为5500m2，高度约为5米。在停车场整个空间区域内无土壤存在，从计算角度来看，此区域空间应为电阻率无穷大的空气，此时如果还按照前述的均匀土壤电阻率P1考虑，可想而知会造成计算偏差。
[0032]在考虑停车场空间区域后，采用此种新的土壤结构模型后，土壤结构形式如图4所示。
[0033]由图4可以看出，在建设了停车场区域后，与初始的大范围均选择土壤电阻率P1情况不同，增加了一个与P1F同的土壤区域，即停车场和商场区域。可将此区域的土壤电阻率视为P2，并将其区域的土壤电阻率值设置为无穷大，这样在计算接地系统性能时不考虑电流在其区域的散流(符合实际情况)，从而可以更好的模拟现场土壤结构形式。
[0034]除了 P 2区域外，其他区域的土壤电阻率仍然应按照P !考虑。
[0035]当P2E域小于接地系统尺寸50%时，与大空间的P1区域相比很小，此时可以忽略P2区域的影响，而直接按照大范围内均按P1区间考虑。当P2E域远大于接地系统尺寸，如大于接地系统尺寸5倍以上时，多余的P2区域可以忽略，而只考虑5倍范围内的P2区域，因为此时远离接地系统的P 2区域对于接地系统电流散流影响较小，从而对接地系统的性能影响可以忽略。
[0036]对于公众、车辆进出的出口、入口等，由于此部分的体积与整个停车场区域体积相比较小，所以在土壤模型中未专门考虑此部分，而将此部分区域视为电阻率为P1的区域。
[0037]上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种新的土壤结构模型，其特征在于，在变电站接地系统性能分析时，对于接地系统下方存在的地下停车场、商场的大空间区域，视为电阻率无穷大的土壤区域；对于接地系统其它部分的均匀土壤区域，电阻率为Plt5
2.根据权利要求1所述的一种新的土壤结构模型，其特征在于，所述的电阻率P1为普通土壤的电阻率。
3.根据权利要求1所述的一种新的土壤结构模型，其特征在于，对于小空间区域，电阻率为P i，小空间区域是指公众、车辆进出的出口、入口。
【文档编号】G06F19/00GK104361201SQ201410549515
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】范立新, 张劲松, 蒋一泉, 王胪, 叶海, 吴栋良, 郭冰, 付龙海, 陈迟, 韩文建 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司扬州供电公司, 江苏方天电力技术有限公司, 北京加华赛时电力安全技术有限公司