变电站接地网设计的要点探究

李奎

摘要：在现代社会的发展中，电能作为重要的能源，为整个社会系统的运行提供了可靠保障，为了更好地提升电力系统运行的安全性与可靠性，必须采取有效的保护措施，發挥出接地网的优势，实现电力系统的稳定运行。从目前的电力系统运行来看，接地网事故频发，其中主要的原因就在于接地网设计工作。在设计不合理的情况下，不仅会对工作人员的生命安全产生威胁，同时也会产生较大的经济损失。在目前的电力系统当中，变电站作为其中的重要组成，必须要开展相应的优化工作，实现各个环节之间的高效协作。所以，在现阶段的变电站接地网设计过程中，通过引入先进的设计理念与方法，可以更好地保障变电站的安全，实现各项设计水平的提升，保障电力系统的安全。

关键词：变电站;接地网设计;要点探究

引言

当发生雷击时，如果泄流不顺，反击会造成二次设备或电缆绝缘层被击穿，高压、脉冲电流窜入变电站综自保护系统，使得保护设备可能会发生误动、拒动等故障，导致停电、设备损毁等事故，造成严重的经济损失和负面社会影响。当电力系统发生接地故障或有大电流入地时，如果变电站接地网电阻较大，则可能会造成地电位异常升高，危害设备及运检人员的安全。为了有效保护变电站内电气设备及运检人员的安全，保障电力系统正常运行，减少由于雷击及其他故障大电流造成的危害，将变电站接地电阻限制在一定水平是最有效的方法。因此，变电站接地网的设计尤为重要。变电站接地网的设计首先根据变电站最大运行方式下的入地短路电流和土壤电阻率等基础数据进行接地计算，选择合适的接地材料和接地网敷设方式。

1电力系统接地方式

在当前电力系统的运行中，接地方式多种多样，这就使得其呈现出较强的复杂性，而针对其中最重要的安全保障环节，主要为接零与接地。从物理学的角度来看，在电气设备的外壳部位中，要采用接零与接地的预防措施，才能在电气设备因绝缘下降或损坏时出现漏电情况后，为工作人员的生命安全提供保护，避免受到伤害。在目前常见的接地配置中，主要包括接零、接地以及低压配电系统接地等。高压系统中，通常采用中性点直接接地、不接地或谐振接地。而在低压配电系统当中，主要为TT系统、TN系统以及IT系统。在接零与接地时，主要为保护接地以及工作接地几种类型。在当前的电力系统中，接地作为其中的重要环节，要保证接地系统设置的安全性与可靠性，从而为整个电力系统的运行提供保障，更好地发挥变电站的优势。

2接地网设计的约束条件

变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保证运行人员和电气设备安全的根本保障。随着电网不断发展，故障时经接地网流散的入地短路电流愈来愈大。调查表明，我国曾发生多起因接地网的接地电阻达不到要求而导致的重大变电站停电事故和火灾事故。接地网的可靠性关系到电网的安全稳定运行，故接地网的可靠运行和接地电阻的准确测量至关重要。

3变电站接地网设计优化要点

为了更好地实现变电站接地网设计的优化，要针对目前工作中存在的问题，采取有效的改善措施，引入各种先进的设计理念与方法，实现变电站接地网设计水平的提升，消除安全隐患，实现变电站可靠性与安全性的提升。

3.1接地网间距设置优化方法

通常，在进行变电站接地网设计的过程中，往往按照等间距分布的手段，这种传统接地方式的应用比较广泛，但是从当前的应用现状来看，这种方法依旧存在许多问题，使得变电站接地网地表存在电位梯度较大的问题，造成接地网出现故障后，电流导入土地中的电位分布差距相对较大，使得危害性增加。这就需要在开展变电站接地网设计的时候，改变以往等间距分布的方式，采用不等间距的布置手段，从而保证土地中电位分布的均匀，消除各种安全隐患，同时也降低施工成本。在进行接地网间距设置优化的过程中，要结合不同变电站的实际情况，同时分析其所处的地理环境，保证间距设置的合理性，保障变电站的稳定。

3.2土壤电阻率的测量

土壤电阻率测试是接地系统设计的基础。土壤电阻率通常使用均匀四极法和电磁测深法进行测量。均匀四极法是工程中最常用的方法，测试过程简单，仪器和测试设备材料成本低，但现场需要连接极性电缆。对于小型变电站或狭窄的地面站，试验深度往往受到场地面积不足和布线距离不足（通常小于100米）的限制。电磁测深法范围广，一般可达2公里，但测试仪器和设备费用昂贵，地面阻力测量往往不够精确，必须与四极法结合使用。许多试验和研究表明，电流穿透深度大约等于邻近电极之间的距离。测试极间距是不同深度范围内土壤的平均表面电阻率，因此必须在不同的极间距内的多个点和多个方向上测试不同位置和深度的土壤电阻率。对于土壤电阻率较高的场地，应在尽可能宽的极距（接近地面网对角线）处尽可能广泛地测量土壤电阻率，以便能够更客观地测量土壤的平均电阻率。变电站接地系统设计建议地面试验深度不小于接地网对角线长度。测量土壤电阻率时，测量技术人员必须知道场地中是否埋有导电物体（如金属管道），以避免测量误差。对于具有填方区域的站址，必须在填方前后分别测试阻抗，以取得原始图层和填方后的电阻率。

3.3降低接地电阻

在开展变电站设计的过程中，容易受到站区面积的制约。同时，在不同的土壤环境下，其所面临的设计需求也存在一定的差异，这就需要在进行接地网设计的时候，要尽可能地对接地电阻进行控制，从而保证电流能够充分地通过接地网汇入到大地中，实现变电站的稳定运行。在故障电流一定的前提下，接地网的电阻受到了接地网尺寸大小以及土壤情况的影响。如果这一区域的土壤电阻率较高，同时接地网可用面积较广，可以采取延伸地网方式实现接地电阻的降低。而在实际工程设计当中，需要对土壤条件进行充分的分析，并开展相应的计算工作，判断主接地网接地电阻、接触电势、跨步电势是否满足规程规范要求。若不满足，需针对性地采取降低接地电阻的措施，或采用均压地坪的方法抵消接触电势带来的接触危险，采用全站铺设碎石等方法降低跨步电势的电位差，在进站大门处设置帽沿式接地带等，从而提高变电站主接地网设计的合理性。

3.4防止电位转移

变电站接地网在发生接地故障后地电位升高超过2千伏时，变电站内可能将接地网的高电位引向站外或将站外低电位引向站内的设备应采取一些防止因转移电位而引起危害的隔离措施。例如在其站用变压器向站外低压电气装置供电时，应提高其低压绕组短时耐受电压水平，对外的非光纤通信设备加装隔离变压器，通向站外的管道采用绝缘段局部替换等措施。

结束语

变电站接地网设计的严格质量控制是变电站工程建设的关键。一旦设计阶段控制不严格，问题被引入施工验收阶段，造成工程反复，并可能严重影响项目安全投运。接地网由于其隐蔽工程的特点，必须在设计阶段和施工阶段加强重视。设计阶段必须根据变电站在电力系统中的位置和输电线路杆塔设计，通过仿真软件准确计算分析故障入地短路电流，并结合站址区域土壤条件合理设计主接地网接地电阻。施工单位应严格按设计要求选用接地体材料规格，按照要求的方式正确敷设接地网。技术监督部门要在施工阶段及时介入，严格监督接地网施工工艺，同时严格按照设计图纸和规程验收。上述措施将有效提高变电站主接地网安全性与可靠性。

参考文献

[1]杨凯，姬悦心.浅论110kV变电站接地网的优化设计[J].电气技术与经济，2018（05）：38-40.

[2]张班.110kV变电站接地网的设计改进[J].低碳世界，2018（07）：96-97.

[3]梁洁，宋佩阳.对于变电站接地网的优化设计[J].科技创新导报，2018，15（17）：67-68.

[4]仇新亮.变电站电气一次主接地网的设计探析[J].科技风，2017（26）：169.