基于CDEGS的110kV变电站地网及地铁矿山法区间隧道模型

文/靳松

1　基于CDEGS的110kV变电站及地铁矿山法区间隧道模型

CDEGS是加拿大SES公司推出的集成工程软件包。该软件包是一套功能强大的集成软件工具，可用来分析接地、电磁场、电磁干扰等问题。CDEGS可计算由埋设或地面上的带电导体组成的任意网络在正常、故障、雷击等瞬态条件下的电流和电磁场。CDEGS能模拟简单导体和组合导体，如裸线、有涂层的管道或者埋设在复杂土壤结构中的管装电缆系统。

1.1　地铁区间

根据地铁矿山法区间特点，以圆柱形的钢筋网络模拟建立CDEGS模型如图1，其中地铁结构钢筋的电阻率定为0.022Ω/km。

1.2　变电站地网

根据110kV变电站全站接地网布置图，接地网由铜扁带水平接地体及铜包钢垂直接地体组成，水平接地体埋深800mm，敷设间距5～6m，垂直接地体长度2.5m，将地网建立在CDEGS模型中，如图2所示：地网结构的电阻率为170Ω/km。

1.3　避雷针

根据110kV变电站全站的设备布置，建立110kV变电站的避雷针模型如图3所示。

图1：单洞单线矿山法区间隧道模型

图2：变电站地网模型

图3：变电站地网模型

图4：区间隧道与110kV变电站纵剖面关系图

图5：区间隧道与110kV变电站平面位置关系图

图6：CDEGS全局模型

1.4　110kV变电站及地铁矿山法区间隧道模型

110kV变电站及地铁矿山法隧道的相对位置关系图4及图5所示。

按照110kV变电站及地铁矿山法隧道的相对位置建立的CDEGS全局模型如图6所示。

图7：地铁区间内部跨步电势

2　模型仿真

雷电流是指直接雷击时，通过被击物体（避雷针、输电线、树木或其他物体），而泄入大地的电流。雷电流在流通过程中，变化是很大的，它开始的几个微秒内达到最大值（几十千安），然后慢慢降低，约在几十到上百微秒内降到零。

为模拟雷击变电站进而对地铁运营的影响，对避雷器加上40kA的雷电流，仿真得出地铁区间内部跨步电压的大小波形如图7所示。

3　结论

从以上仿真结果分析，地铁区间内瞬时的跨步电势在20-35V之间，出于安全的电压范围，故可认为雷击对地铁运营人员的影响很小。