变电站接触电压和跨步电压校验计算
20kV配电网中性点接地方式基本原理
引言在电力系统配电网中，中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它不仅与电力系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）以及接地装置等问题有密切的联系，而且是20kV中压配网升压改造过程中所面临的关键技术之一。
合理地选择配电网中性点接地方式，提高配电网供电安全性和可靠性，减少停电时间和跳闸次数。
同时，电力系统中性点接地方式也是经济问题。
在选定方案的决策过程中，应结合系统的现状和发展规划进行技术经济比较，全面考虑，使系统具有更优的技术经济指标，避免因决策失误而造成的不良后果。
2 中性点接地方式基本原理电力系统在正常运行中，对不同的中性点接地方式及其差异，基本上没有反映。
可是，当系统发生单相接地故障时，情况则大不一样。
因中性点接地方式的不同，非故障相工频电压的升高和单相接地故障电流的大小也不相同。
通常，以两者的具体数值表征不同接地方式系统的基本运行特性。
分析存在于两者之间的互换特性，可以展示出各种不同接地方式之间的内在联系，各种接地方式的特点和适用范围等主要问题也均将由此决定。
2.1 中性点接地方式理论分析分析非故障相的工频电压升高与单相接地故障电流等有关问题，可以从图2.1-1中简化的电力系统等值接线图开始。
请 下 载 后 阅 读 ！图2.1-1 配电网单相接地等值电路图图中的降压变压器也可暂不考虑，所导出的公式和得出的结论，对研究中性点接地方式的有关问题依然具有普遍适用意义。
当等值电力系统中的A 相发生单相接地故障时，即使变压器的中性点直接接地，由于系统的零序阻抗不等于零，非故障相的对地电压也会有所升高。
利用故障相的电压和非故障相的电流为零这两个边界条件，将电压和电流分解为对称分量，便可求出非故障相的工频电压升高和故障点的单相接地电流。
中性点经阻抗Z n 接地的电网在单相（例如A 相）接地情况下电压和电流发生变化。
以A 相电动势(10)AA EE j ∙=+为基准，A 相在k 点发生金属接地时的相序网络如图2.1-2所示。
供配电常用公式(验算)
供配电案例常用的公式1.负荷计算：设备功率、需要功率和平均功率补前的功率因数：cosφ1={1/[1+(βQ/αP)]2}1/2,补后的功率因数：cosφ={1/[1+[(Qc-Q)/Pc]2]}1/2。
Qc=Pc（tgφ1-tgφ2），设备功率：Pe=2P rεr1/2.Pe= P rεr1/2.Pe= S rεr1/2cosφ. 负荷持续率。
二项式法：Pjs=cPn+bPs,Pn表示n个最大功率设备功率和，Ps表示全部运转设备的功率和（除去备用设备）。
线负荷转为三相负荷：Pd=1.73P UV+1.27P WV=1.73P UV。
相负荷中最大和第二大的功率。
相负荷计算P U=p*P UV+q*P WU。
Q U=p*Q UV+q*Q WU。
单相功率转为三相功率是最大相负荷的三倍。
需要系数法：需要系数和同时系数，利用系数法：利用系数和最大系数。
计算负荷：设备组：Pc=KxPe,Qc=Petgφ，Sc=[P2+Q2]1/2，Ic=Sc/（1.732Ur）变电所：Pc=K∑p∑(KxPe),Qc=K∑q ∑(KxPetgφ)。
同时系数K∑p、K∑q（两个不计入，一个择大者即备用设备和消防设备不计入，季节性计入最大者）利用系数：设备组平均负荷：P av=K l*Pe，Qav=Pav*tgφ。
计算负荷：Pc=K m∑P av;Qc=K m ∑Q av。
节能传动钢铁设计手册找，以配电手册为主，如它没有及时翻到钢铁手册对应部分。
2.电源质量：n次谐波电压含有率：HRU n=1.732U N*h*I h/10S k。
谐波电流的计算：I1=I n*n,I h=I1/h=I n*n/h。
详见工业与民用配电设计手册P282。
全部用户允许注入公共连接点的谐波电流短路容量不同时：I n=S k1/S k2*I(n)p, 不同用户注入公共接点的允许值I n=I h(Sj/St)1/α。
两个用户(变压器)注入同一公共接点的谐波电流：I n=（I n12+I n22+KI n1I n2）1/2。
接地计算
修改码：0 表GD118 计算书首页工程名称湖南华润鲤鱼江发电B厂设计阶段施工图计算书名称全厂接地装置的接地电阻、接触电位和跨步电位计算批准:审核:校核:设计:计算日期年月日1．总述：本计算书为湖南华润鲤鱼江发电B厂500kV开关站防雷接地计算。
计算目的是为了校验升压站接地网布置的合理性，以及接地网表面最大接触电压和跨步电压应小于允许值。
计算依据为中华人民共和国电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》(备案号：684-1997)。
2．入地短路电流计算：2.1 鲤鱼江发电B厂远景主结线示意图：鲤鱼江发电A厂远景规划4⨯300MW机组，每两台机组以发电机-变压器组扩大单元接线形式接入发电B厂500kV开关站。
由于A厂资料暂缺，暂按两台300MW机组相当于一台600MW机组等效考虑计算。
短路点发生在500kV母线上，取S d=1000MVA,U d=525kV,则:短路电流基准值I d=S d/3U d=1000/(3⨯525)=1099.71A系统零序电抗X0=0.1161(以上均为归算在统一基准值下的电抗标幺值)。
主变零序电抗标幺值X T1*=0.15⨯1000÷720=0.2083启备变零序电抗标幺值X T0*=0.20⨯1000÷50=4由于启备变零序电抗远远大于主变零序电抗及系统阻抗，故在零序网络图中启备变分支可忽略不计。
X 0∑= X 0//( X T1*/6) =0.1161//(0.2083/6)=0.0267单相接地短路电流I k =28.613 kA(短路电流数据见图F2351C-D-06)流经变压器中性点电流:I n = I k ⨯ X 0/{ X 0+ X T1*/6}=28.613⨯0.1161/{0.1161+0.0347}=22.03kA3 全厂接地网的接地电阻及接触电压与跨步电压计算：2005年07月初，本院勘测队在鲤鱼江发电B 厂厂区内，实测93个测量点， 测量时天气晴朗，地表干燥。
戈壁地质条件下大型地网接触电压、跨步电压、场区地表电位梯度的测量
戈壁地质条件下大型地网接触电压、跨步电压、场区地表电位梯度的测量发布时间：2022-03-21T07:57:02.798Z 来源：《中国电业》2021年25期作者：纪晓建1，朱海棠1，彭红艳2[导读] 针对戈壁地区气候干燥，土壤电阻率高，地表导电性差、土层复杂等特点，找出适合在戈壁地质条件下大型地网性能参数检测的方法和技术方案，以便更能全面、准确测量，真实反映地网状况，准确评价防雷设施的安全性，为戈壁地区的大型地网防雷检测提供参考。
纪晓建1，朱海棠1，彭红艳21.哈密市气象局，新疆哈密 839000；2.哈密伊州区气象局，新疆哈密 839000摘要：针对戈壁地区气候干燥，土壤电阻率高，地表导电性差、土层复杂等特点，找出适合在戈壁地质条件下大型地网性能参数检测的方法和技术方案，以便更能全面、准确测量，真实反映地网状况，准确评价防雷设施的安全性，为戈壁地区的大型地网防雷检测提供参考。
关键词：戈壁地质；大型地网；性能参数新疆面积约166万KM2，远离海洋，降水量少，气候干燥，属典型的温带大陆性干旱气候。
沙漠和戈壁面积约80万KM2，占新疆总面积50%，其中戈壁面积29.3万KM2，占新疆总面积的17.65%，其地表是由粗砂、砾石覆盖在硬土层上形成的荒漠地形，地表干燥、砾石覆盖、导电性差等特点为防雷设施地网、技术方法提出了不同的要求。
加之近些年风电场、光伏电站基本建设发展很快，系统额定电压等级的提高，高电压、大容量的变电站日益增多,出现了许多大型、超大型的接地网，这些大型接地装置的地网使接地短路电流水平大大提高。
同时信息化的日趋发展，数字化、高灵敏的继电保护和计算机监控系统的广泛应用，它们对地网的要求愈来愈高，接地网的工作状况直接关系到人身安全和电力设备和电力系统的安全运行。
DL/T 475－2017《接地装置特性参数测量导则》规定：对于大型接地装置要测量电气完整性、接地阻抗、场区地表电位梯度、接触电压差、跨步电压差及转移电位等参数[1]。
地网跨步电压、接触电压测量方法
地网跨步电压、接触电压测量方法一、概述当发生接地故障时，若出现过高的接触电压或跨步电压，可能发生危及人身安全的事故。
一般将距接地设备水平0.8m处，以及与沿该设备金属外壳（或构架）垂直于地面的距离为1.8m出的两处之间电压，称为接触电压。
人体接触该两处时就要承受接触电压。
当电流流经接地装置时，在其周围形成不同的电位分布，人的跨步约为0.8m，在接地体径向的地面上，水平距离0.8m的两点间电压，称为跨步电压。
人体两脚接触该两处时就要承受跨步电压。
1、电站地网对角线长度约：1000m。
2、电站单相接地故障电流取设计部门提供的15kA。
二、测量方法一般可利用电流、电压三极法测量接地电阻的试验线路和电源来进行接触电压、跨步电压的测试。
1、测量接触电压按接线图，加上电压后，读取电流和电压表的指示值，其电压值表示当接地体流过测量电流为I时的接触电压，流过短路接地电流Imax时的实际接触电压：Uc=U* Imax/I=KUUc—接地体流过短路接地电流Imax时的实际接触电压(V)U—接地体流过电流I时实际的接触电压(V)K—X系数，其值等于Imax/I2、测量跨步电压按接线图，加上电压后，使接入接地体的电流为I，将电压极插入离接地体0.8,1.8,2.4，3.2,4.0,4.8,5,6m，以后增大到每5m移动一点，直到接地网的边缘，测量各点对接地体的电位。
这一方向完成后，再在另一方向按上面的方法完成测量。
对地网两点之间最大电位差Umax，应乘以系数K，求出接地体流过电流Imax 的实际电位差。
在地网设计上，一般要求这个值不大于2000V。
在电位分布图上可得到任意相距0.8m两点间的跨步电压：Ua= K(Un–Un-1) Ua—任意相距两点间的实际跨步电压（V）Un–Un-1—任意相距0.8m两点间测量的电压差（V）K—X系数，其值等于Imax/I案例：1、基本参数（1）电站地网对角线长度约：1000m 。
（2）电站单相接地故障电流取设计部门提供的15kA 。
跨步电压和接触电压的限制措施
跨步电压和接触电压的限制措施摘要:当电气设备发生碰壳故障、导线断裂落地或线路绝缘击穿而导致单相接地故障时,电流便经接地体或导线落地点呈半球形向大地流散,人触及故障设备外壳或进入散流区域会发生接触电压或跨步电压触电。
触电伤害的结果与跨步电压与接触电压的大小有着直接关系。
本文主要介绍限制跨步电压和接触电压的措施。
关键词:跨步电压接触电压计算方法跨步电压与接触电压(1)接触电压及接触电压触电。
当电气设备因绝缘损坏而发生接地故障时,如人体的两个部分(通常是手和脚)同时触及漏电设备的外壳和地面,人体两部分分别处于不同的电位,其间的电位差即为接触电压,用表示。
如图1所示的触电者手部电位为U4(即设备外壳电位)、脚部电位为U,手脚之间的电位差Ut=U4-U便是该触电者承受的接触电压。
显然,接触电压的大小随人体站立点的位置而异,人体距离接地极越远,受到的接触电压越高。
在电气安全技术中是以站立在离漏电设备水平方向0.8m的人,手触及漏电设备外壳距地面1.8m处时,其手与脚两点间的电位差为接触电压计算值。
由于受接触电压作用而导致的触电现象称为接触电压触电。
(2)跨步电压及跨步电压触电。
电气设备发生接地故障时,在散流区(电位分布区)行走的人,其两脚处于不同的电位,两脚之间(一般人的跨步约为0.8m)的电位差称为跨步电压。
设前脚的电位为U1,后脚的电位为U2,则跨步电压Ut=U1-U2。
显然人体距电流入地点越近,其所承受的跨步电压越高。
人体受到跨步电压作用时,电流将从一只脚经跨步到另一只脚与大地形成回路。
触电者的症状是脚发麻、抽筋、跌倒在地。
跌倒后,电流可能改变路径(如从头到脚或手)而流经人体重要器官,使人致命。
2 接触电压和跨步电压的允许值在大接地短路电流系统发生单相接地或同点两相接地时,发电厂、变电站电力设备接地装置的接触电压和跨步电压不应超过下列数值:如故障回路具有重合闸装置时,两次短路电击之间的无电流时间不应计入,且间断的两次电击对人体影响的严重程度比只承受一次严重,比两次连续承受要轻。
220KV变电站接地网的设计
220KV变电站接地网的设计庞国栋(内蒙古送变电有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010020) 摘 要:针对目前变电站和发电厂接地网的分布不均匀,以及接地电阻存在一定问题等缺陷,本文则是结合变电站接地网的设计原则,以220KV 变电站为参考地点,对接地网进行设计和计算。
其中包括对短路电流和工频电阻以及均压带的计算。
关键词:变电站;接地网;短路电流;工频接地电阻;均压带 中图分类号:T M862+.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)12—0095—05 电力行业在我国的现代化建设中扮演着一个重要的角色,而变电站接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用。
随着现代社会快速化的发展,电力系统规模不断扩大,接地系统的设计也越来越复杂。
所以变电站接地技术成为电力行业研究的重点之一。
接地网作为变电站交直流设备接地对系统的安全运行起着重要的作用。
由于接地网作为隐性工程容易被人忽视,往往只注意最后的接地电阻的测量结果。
随着电力系统电压等级的升高及容量的增加,接地不良引起的事故时有发生,因此,接地问题越来越受到重视。
而本设计结合变电站接地网的一般设计原则,具体内容包括:计算接地网的保护接地电阻和工频接地电阻,设计接地网的形状和均压带的布置方式,设计变电站接地网图。
对变电站人员以及设备安全可靠,解决了一些个弊病。
1 变电站接地网的设计1.1 220KV变电站资料图1 变电站一次系统接线图V 变电站占地总面积3平方米,变电站的接地网要求采用水平接地作为主边缘闭合的复合接地网,土壤电阻率为6欧米。
站中有主变压器型号--180000/220三绕组变压器两台,各绕组间短路电压标幺值:U k1-1=14%,U k2-3=9%,U k1-3=24%。
远期220KV 母线最大系统阻抗X 1=0.0080X 0=0.0133,接线组别为Y N ,Y n0,d 11,电压比220+8* 1.25%/121/38.5/10.5KV 。
变电所接地-跨步电压和接触电压
变电所接地-跨步电压和接触电压计算公式变电所的高压系统的接地与低压系统的接地，可共用接地系统或分立接地系统。
涉及人身与设备的安全。
1 10kV系统中性点接地可分为：中性点非有效接地系统（小电流接地系统）-中性点不接地系统；-经消弧线圈接地系统；-高电阻接地系统。
中性点有效接地系统（大电流接地系统）-中性点直接接地系统；-经低电阻接地系统。
1.1 10kV系统中性点不接地系统(1) 接地故障特点配电系统在正常运行时，三相基本平衡电压作用下，各相对地电容电流I CL1、I CL2、I CL3相等，分别超前相电压90°，I CL1＝I CL2＝I CL3＝UΦωC，其I CL1＋I CL2＋I CL3＝0，系统中性点与地有相同电位。
L1相发生接地故障，忽略接地过渡电阻，视为金属性接地，10kV系统各支路的电容电流的流向如图图1-1所示：图1-1 10kV系统接地故障示意从10kV系统接地故障示意图可以得出结论：a)全系统所有非故障的各支路，故障相的电容电流均为零，非故障相均有电容电流；b)在故障支路，故障相流过所有各支路的电容电流的总和；c)故障支路的电容电流其方向由负载流向电源，非故障各支路的电容电流其方向由电源流向负载；d)故障支路检测的零序电流为各非故障支路电容电流总和；e)接地故障电流大小与接地故障点的位置无关，只与接地故障点的过渡电阻有关。
10kV系统接地故障，电压与电流矢量关系如图1-2所示：图1-2 10kV系统接地故障矢量图L1相发生接地故障，相当于在L1相上加上U0＝－U L1，L2相L3相也加上U0＝－U L1，非故障相对地电压升高3倍，其夹角由120°变成60°，合成的电容电流增大3倍，接地故障电流为单相电容电流的3倍，I d＝3UΦωC。
(2) 优缺点a)接地故障引起系统内部过电压可达3.5倍相电压，易使设备和线路绝缘被击穿。
b)油浸纸绝缘电力电缆达20A，聚乙烯绝缘电力电缆达15A，交联聚乙烯绝缘电力电缆达10A，接地故障电流引燃电弧则不能自熄，引起间歇性电弧，产生过电压易产生相间短路或火灾；c)非故障相对地电压升高3倍。