[发明专利]一种模拟变电站地下桩基的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统变电站安全技术领域，尤其是涉及一种模拟变电站地下桩基的方法。

背景技术

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。对于常规的郊区变电站，由于可用面积大，可通过接地网的形式可以满足安全要求。对于城区地下变电站而言，占地面积小，各种设施设备众多，如何在有限的空间内建设构建安全可靠的接地系统是保障变电站内工作人员及周边公众安全的基础。为了尽可能保证地下变电站的接地系统性能达到安全要求(如接地电阻、接触电压、跨步电压等)，应尽可能的利用一切可使用的设备和设施，从而在保证安全的前提下得到性价比最高的接地系统设计和实施。

地下桩基是变电站设施中的重要组成部分，尤其是对于位于城区的地下变电站而言，桩基是保证变电站建筑稳固安全可靠的关键。在地下变电站建设过程中，会创建几十根或者上百根的地下桩基基础以支撑变电站系统，成为稳固和稳定地下变电站的重要支柱。目前衡量地下桩基的主要指标主要按JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》考虑，更多的考虑其物理特性，如强度，硬度和耐久性等，而未过多考虑其电气特性。

为了尽可能的利用一切可使用的埋地系统以扩展地下变电站接地系统可利用范围，有些研究者提出是否可以将地下桩基系统作为地下变电站接地系统的一部分。为了更好的评估使用地下桩基后，地下变电站综合接地系统的性能，以及此时故障电流在原有接地系统和地下桩基的分布散流情况，需要创建包含原有接地系统以及地下桩基的系统分析模型。

目前，为了更好的在设计阶段就较为可靠准确的获得接地系统性能，减少施工完成后的改进和后续改造成本，多采用各种专用分析工具进行相应的分析和计算，如现在得到广泛使用和认可的CDEGS、ANASYS等专业分析工具。如CDEGS软件采用电磁场的方法进行接地系统整体性能的分析和计算，可以考虑的接地导体可以为实心导体(如扁钢、角钢)、带常规带涂层导体(如管道、水管等)以及多层覆盖层导体(如电力电缆等)。但是对于地下桩基系统，由于先前未将其考虑成接地系统的一部分，所以缺乏有效的模拟模型，无法结合现场实际情况在分析工具中进行模拟和计算。

为了在设计阶段就可以采用专用分析软件对包含接地桩基的综合接地系统进行模拟，从而可以准确计算其降阻效果，得到包含地下桩基系统后接地系统的安全性能。需要采用必要的方法对地下桩基系统进行合理有效的模拟，提出可用于相关分析工具计算的地下桩基模拟模型，以提高设计准确度，减少浪费和后续的改造花费。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟变电站地下桩基的方法，基于该模型可以在将地下桩基作为接地系统的一部分时，很好的对地下桩基及其散流效果进行模拟，从而可以在各种专业分析工具中建立包含地下桩基系统在内的复合综合接地系统分析模型并进行相应的分析计算。模型中按照地下桩基的实际结构，考虑了地下桩基中的钢筋以及混凝土材料，建立了包含桩基中钢筋及混凝土材料的计算分析模型，从而在设计阶段就可以对地下桩基的降阻和散流效果进行分析，并可应用于包含传统接地导体和地下桩基在内的综合接地系统性能分析中，提高设计准确度，避免后续进行改造和完善的情况。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟变电站地下桩基的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)创建了地下桩基接地分析模型；

2)将地下桩基接地分析模型应用到包含常规接地导体和地下桩基的复合接地系统中；

3)采用分析工具在考虑地下桩基的情况下分析整个综合接地系统的性能。

所述的创建了地下桩基接地分析模型具体为：

11)构建地下桩基结构的环形钢筋结构；

21)在钢筋结构内浇筑混凝土结构。

所述的地下桩基接地分析模型的桩基数目和地下桩基排列方式设有多种，从而模拟不同地下桩基数目和地下桩基排列方式情况下的综合接地效果。

所述的桩基的混泥土半径和钢筋的厚度设有多种，从而模拟不同大小桩基的接地效果。

所述的分析工具包括CDEGS或AMASYS软件。

与现有技术相比，本发明通过合理分析得到单根地下桩基的模拟模型。通过此种地下桩基模型，在进行包含地下桩基的接地系统性能分析时，可以在模拟常规接地导体的同时也可对地下桩基进行模拟，从而可以在考虑地下桩基的情况下分析整个接地系统的性能。在接地系统设计阶段就可以准确的得到包含地下桩基情况下接地系统的性能，提高了设计准确度。发明取得了下列有益效果：