淺談變電站電氣一次主接地網的設計

摘 要：接地網是保證變電站安全穩定運行的重要措施，因此行業內的工程師都十分重視接地性能的設計。本文基于變電站電氣一次主接地網的實際案例探討了當前設計中出現的問題，并借此歸納了變電站電氣一次主接地網設計過程中需要注意的要點。

關鍵詞：變電站；電氣；接地網；電阻

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A

1工程簡述

本變電站的110kV配電設備以及裝置是戶外的中型設置，布設在變電站的東面，110kV輸出線則從變電站的東面拉入站里；10kV的配電設備裝置布設在變電站的西面，并以雙列布設的方式布置在綜合樓的一樓，采用中置式的高壓開關柜；10kV小電阻的成套接地設備布設在綜合樓一樓的高壓控制室里；10kV集合式的并聯電容器組則布設在變電站西南方向的戶外空地處。110kV的側電氣主要接線是線路總變壓器的基本接線。110kV的遠期出線布設為三回，本期出線布設為二回。主變壓器110kV的中性點通過隔離開關等直接進行接地；10kV的中性點則通過小電阻進行接地。10kV的接線遠期采取單母線的四分式接線，出線則布設為36回，本期則采用單母線兩分式接線，線布設為24回。無功補償的遠期容量是，無功補償的本期容量是。

2實地勘測

接地網是保證變電站能夠安全穩定運行的重要的措施，因此行業內的工程師都十分重視接地性能的設計。變電站的接地網不但可以給變電站里面所有的電氣設備構建出公共安全的的參考地，還可以在電力系統出現故障的時候，把故障產生的電流直接快速的排到地下，從而穩定的控制地網額定電位的具體數值，確保相關工作人身以及電氣設備的安全。所以科學合理的接地網設計在電力系統安全穩定的工作中至關重要。實地勘測具體分為：地形以及地質的勘測，實際占地面積測量以及土壤電阻率的確定，實地勘測時土壤電阻率的確定是關鍵環節。所以實地勘測也是接地網設計中不可或缺的環節。

2.1確定土壤電阻率的必要性

土壤電阻率直接決定著接地電阻的大小，同時其還影響著接地電阻是否能夠滿足系統的要求、接地系統的使用壽命與接地系統的配置和運行成本。土壤電阻率的數值對接地網的接地電阻有決定性作用，同時還應滿足接地電阻盡量小，所以也就需要土壤的電阻率保持在比較低的數值。科學分析土壤以及確定土壤的電阻率是整個接地網設計中的核心環節。

2.2土壤電阻率的影響因子

土壤所含導電離子濃度及含水量直接影響著土壤電阻率ρ的數值范圍，土壤里含有的導電離子濃度與土壤的導電性能正相關，土壤的含水量同樣也與土壤的導電性能正相關。各類土質的電阻率千差萬別，有時可以達到千萬倍的差異。外界溫度同樣對土壤的電阻率也有著很大的影響，通常情況下，土壤的電阻率與外界溫度變化方向相反，也就是溫度上升時電阻率下降，溫度降低時電阻率升高。土壤是否致密同樣也影響著土壤的電阻率。另外土壤的電阻率還受到季節變化的影響，不同季節里土壤的含水量以及溫度差異很大。

2.3實地測量數據

通過實地的測量，施工現場的土壤電阻率是1100Ω·m，屬于較高的水平。綜合分析深層土壤的實際情況與外界溫度、濕度以及季節的綜合影響，我們將土壤電阻率1100Ω·m暫時確定為后續運算的基礎。實際測量到地下15m處的電阻率是125.6Ω·m，地下35m處的土壤電阻率是100Ω·m。按照上述實地測量的數據進行推算，我們認為地下35m以下的土壤電阻率將會更低，于是就采取土壤電阻率100Ω·m來做后續運算的依據。

3減小土壤電阻率的方法

（1）更換土壤。用電阻率相對低的黑土及砂質粘土換掉原高電阻率土壤。通常要更換接地體上面1/3左右長度、四周0.5米左右土壤。（2）增加埋入深度。一旦出現接地點深處土壤電阻率低的情況，就應將接地體深埋。這種做法能避免因土壤結冰及干旱而提高電阻率。（3）外引接地處理。借助金屬引線把接地體埋在周邊土壤電阻率相對低的地方。（4）化學處理。將爐渣等摻入接地點處土壤里，還可使用專業的化學降低電阻劑，這樣也能降低現場土壤的電阻率。（5）保土。利用適當方法使接地點處的土壤長時間保持濕潤。（6）處理凍土。冬季時向接地點處的土壤里添加泥炭，避免土壤出現凍結的情況，也可以把接地體埋入建筑物底下。

4具體方案的設計

按照變電站復合接地體的總體設計以及現場勘測的土壤電阻率數值，經過仔細運算和分析，如果按照通常做法進行布設復合接地體的話，無法滿足接地電阻應該低于0.5的設計要求，一定要附加接地深井才能達到要求。設計團隊整體分析了實際接地電阻、現場地質與地形等條件，設計了如下方案：（1）在接地網四周與均壓網里布設組豎直接地極。各組豎直接地極使用1條，長度為2.5m的鍍鋅角鋼組建。各組接地極的距離大約是6m，用來排出電流以及減小接地電阻，還能夠避免跨步電壓以及接觸電壓的產生。（2）在變電站的周邊打6眼深35m的井，在各井中打進1條半徑是125mm、長度是35m、外壁厚度是8mm的鍍鋅鋼管，總計6條。同時，在井內布設降阻劑用來減小接地電阻。（3）水平接地網使用半徑是9mm的鍍鋅圓鋼，彼此間距是5m至11m之間，總計903m。（4）接地系統和變電站的關鍵設備實行多點相連，同時還需要和自然接地極彼此連接。

5具體的施工流程

（1）首先挖掘接地極需要的溝槽，在挖溝的時候應科學使用輔助工具，溝槽的深度應大于0.8m。（2）借助適當的工具把豎直接地極埋入地下，深度在3m上下。對于35m的深井布設的接地，需要使用鉆機進行打孔之后再將接地極埋入孔中。（3）把水平接地極埋入溝槽里，擺放整齊并置于溝底。（4）把水平接地極與其他部分緊密連接，再和豎直接地極緊密連接。（5）在變電站里和各核心電氣設備進行多點連接。（6）在深井里灌入降阻劑。（7）將土回填，夯實、清理干凈。

結語

一次主接地網施工過程要以降低工程量、節省資金投入、保證設計與施工安全為原則。本變電站至今所有設備運行良好，各技術指標也符合相關規范及設計的要求，證明設計是成功的，可以保證變電站運行安全、穩定以及經濟效益。

參考文獻

[1]高亮.電力系統微機繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]霍利民.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2008.