变电站接地系统风险评估

作     者：杨小妹 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张小青

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：变电站 接触电压 跨步电压 风险概率评估 ALARP准则 暂态分析 

摘      要：电网向着远距离、大容量、特高压、高智能方向快速发展,变电站接地网面积和故障电流也不断增大,由此引起的安全事故也时有发生。而由短路或雷击故障引起的地电位升高和电势差给发电厂、变电站内工作人员和设备的安全造成一定的威胁,因此对新建或运行中的发电厂、变电站接地系统安全性能的评估是变电站接地系统设计、建设和运行维护整个过程中不可或缺的部分。本文主要在变电站接地系统传统特性参数阈值比较评估方法的基础上,以人身安全角度计算短路接地故障发生时变电站接地系统的风险概率并基于“最低合理可行（ALARP）原则评估该变电站接地系统的安全性能,根据评估结果给出相应的风险处理措施。同时,在保障变电站接地系统工频接地故障安全性能的前提下,研究雷击故障下暂态地电位升对站内设备的影响以及跨步电压对人体产生的电击效应,使得发电厂、变电站更安全、可靠的运行。研究了触电场景下不同体电流和体阻抗因子的人体电流及电压耐受特性,阐述了包含风险识别、风险分析、风险评估的全球风险管理框架原理。以人身安全的角度介绍了变电站接地系统风险概率计算方法及风险评估流程,阐述了接地故障下的风险分级及预警技术,总结了纳入风险概率分析的变电站接地系统通用设计及性能评估流程。以500k V变电站接地系统为研究实例,借助CDEGS软件对该变电站接地系统建立仿真模型,得到土壤反演模型及接地电阻、地网电位升、接触电压、跨步电压等特性参数的分布情况并对其风险概率进行分析和评估,再根据评估结果给出相应的预警措施。将评估结果与已有文献结果进行对比,验证了该风险概率评估方法的正确性和可行性。通过现场试验和PSCAD仿真计算研究了雷击故障下暂态地电位升对站内二次设备的影响以及二次电缆屏蔽层不同接地方式对暂态地电位升的屏蔽效果。分析了跨步电压对人体产生的电击效应,实现雷击暂态故障下接地系统的安全性能分析。