35kV变电站的接地系统设计与施工问题研究

卢和珉

摘要: 目前，国内外已经出现不少由于电气接地不良而引起的事故，造成电力系统的大面积停运并损坏设备现象，造成较大经济损失。本文对35KV变电站电气接地相关技术及改进措施进行分析与阐述，对维护电力系统的稳定运行具有参考价值。

关键词:35kV、变电站、接地系统设计、施工

安全问题一直是电站施工过程的重要问题,导致这些安全隐患的主要原因是由于变电站系统存在着各种不足,又因变电站接地类型复杂多变,更加大了施工的危险性。设计人员在设计变电站接地系统时,需将安全、科学、可行等方面考虑在内,确保施工能够安全顺利的展开。

1 35KV变电站电气接地概述

1.1 电气接地技术

接地网主要指用于变电站防雷保护及交直流运转的重要设备，能够对电力系统的安全、有效运行起到重要作用。但是由于接地网是隐形工程，因此在过去的电力施工中容易被忽视，很多变电站施工过程中仅关注接地电阻的最终测量结果，而对设计过程概不关心。随着电力系统中电压等级的不断升高和容量的增加，时常发生由于接地不良而造成的事故及事故擴大问题。因此，电气接地问题越来越重要，而电气接地实际上就是防止变电站发生接地短路故障时，故障点的接地电位随之升高。

变电站进行电气接地处理，主要是为了保障人身及设备安全，而电气接地技术中最关键的环节并不是电阻，而是电位。因此，接地电阻虽然可以作为判断地网是否合格的依据，但并不是唯一的。随着变电站电力容量的不断提高，单相短路电流也不断提高。在正常作业的接地系统中，虽然单相接地情况下产生的短路电流超过4kA，但是基本难以保证达到0.5Ω的标准。可见，目前我国电气接地技术主要以安全为出发点，在任何情况下，必须对接地电网的接触电势和跨步电压引起必要的重视，在需要的情况下还要采取隔离措施以预防高电压。这种方法在我国目前变电站电气接地设计中应用最为普遍。

1.2 电气接地设计的原则

在我国变电站中，各级电压母线在出现接地故障时，其电流越来越大，很难满足设计中要求的R≤2000/I标准。在现有标准中，与原接地规程有一个较明显的区别，就是不再要求接地电阻值必须达到0.5Ω，而是将标准放宽至5Ω，但这并不是说所有的电阻都可以采用5Ω，而将接地电阻标准放宽需要在避免由于转移电位而造成的危害的情况下，采取隔离措施。出于短路电流非周期性的分量影响考虑，如果接地电位持续呈上升趋势，那么3～10 kV的避雷器不应该有所动作，或者发生动作后不会发生损害，就需要进行均压处理，并计算出接触电位差及跨步电位差是否符合要求，竣工后还需对电位分布曲线进行测量与绘测。在对变电站的接地网进行设计时，应注意符合以下原则：一是选择地基钢筋及自然金属接地物作统一连接；二是尽量用自然接地物作为基础，再加入人工接地体作补充，选用闭合环形的外观；三是选择统一的接地网及一点接地的方式。

2主接地网的设计与施工

变电站都经填高处理,可避免外水倒灌和洪水危害,用废渣当填土可降低造价,但土壤电阻率比较高,约400Ω•m,不利于接地。这就要求主接地网两敷设于原土层中;填土层较高不但会使接地引下线过长,增加引下线的电阻,也给施工敷设、运行查找接地网带来困难。笔者认为,如果将填土层控制在1m内能够把主接地网敷设在原土层下0.2m,深埋深度约为1.2m。这样就有利于施工和运行中进行检查,当填土层超过1m,主接地网敷设深度为填土层0.8m以下。需要注意的是水平接地体的周围应采用电阻率良好的土壤材料或降阻剂进行填充,必要时设置接地深井。

3 户内接地网设计与施工

户内设置接地网应在户内设备区四周设置环形接地网、接地干线和均压带,以方便各电气设备能就近接地,该措施是保证户内设备接地的重要环节。环形接地网常规间隔为5～8m,通常多点与户外接地网相连。有些设计图容易留下接地隐患,该方法只是将水平接地体在屋外围成一圈,缺少无进入户内表。由于接地施工的隐蔽性使得漏接不易发现,而水平接地体能穿入户内,水平接地体的间距≥5m,这样可保证户内、外接地网的连接,减少建筑施工过程中的麻烦。铁附件常为#8或#10槽钢,土建预埋铁附件截面大大满足短路电流的热稳定校验,因此能够作为接地干线。但在接地过程中必须注意:需要在此复焊一块100mm长的接地扁钢以保证槽钢接头处的通流;此槽钢需多点与环形接地网连接以保证流过槽钢的电流尽可能地分流。

4接地材料的选择

选择接地材料时需要综合考虑,钢材是最为常见的接地材料。短路电流过大时,变电所需降低施工难度,此时可选择铜接地。腐蚀方面应该根据土壤的具体环境决定材料。从部分投运时间长达10a的接地网来看,部分钢材完好如初,只是在焊接处和距空气接近处出现了锈蚀;少数锈蚀较为严重。这就提醒公用工程设计(Public Utilities Design)设计者在设计时需考虑到腐蚀情况,根据当地实际的腐蚀数据进行材料设计。笔者认为地方相关部门需要对材料生产进行调查研究,总结出科学实际的资料提供给施工单位的设计者,以做好抗腐蚀预防工作。笔者总结出下列几点:①加大截面:不适合运用与腐蚀严重的地区不,这是因为截面过大会给施工带来阻碍。②镀锌:主要用于腐蚀一般的地区。不适合在重盐碱地区使用,例如:沿海地区、化工厂等。③防腐涂料:施工过程工艺简单,且材料价格不高。但是防腐材料作用的持续时问较短,使用寿命周期短。因而,使用效果不是很理想。

5 结语

综上所言,35kV变电站接地系统设计及施工过程中需要结合各种不同的接地情况进行选择,综合考虑到实际的施工要素和方案的可行性,避免出现强、弱电混乱接地的情况,需使用等电位、均压等方式来科学地组成接地网。

参考文献:

[1］程红玫,徐学亮.浅谈接地模块在变电站接地中的应用［J］.机械管理开发,2010,（6）.

[2］杨德清,张文琼.变电站接地装置存在的问题及其解决措施［J］.科技信息,2010,（12）.