變電站接地網設計要點構架探究

李積煜

（福建永福電力設計股份有限公司，福建 福州 350108）

在現代社會的發展中，電能作為其中重要的能源，為整個社會系統的運行提供了可靠保障，為了更好地提升電力系統運行的安全性與可靠性，必須采取有效的保護措施，發揮出接地網的優勢，實現電力系統的穩定運行。從目前的電力系統運行來看，接地網事故頻發，其中主要的原因就在于接地網設計工作，在整個設計不合理的情況下，不僅會對員工的生命安全產生威脅，同時也會產生較大的國家財產損失。在目前的電力系統當中，變電站作為其中的重要組成，必須要開展相應的優化工作，實現各個環節之間的高效協作。所以，在現階段的變電站接地網設計過程中，通過引入先進的設計理念與方法，可以更好地保障變電站的安全，實現各項設計水平的提升，保障電力系統的安全。

1 電力系統接地方式

在當前電力系統的運行中，接地方式多種多樣，這就使得其呈現出較強的復雜性，而針對其中最重要的安全保障環節，主要為接零與接地。從物理學的角度來看，在電氣設備的外殼部位中，要采用接零與接地的預防措施，才能在電氣設備因絕緣下降或損壞時出現漏電情況后，為工作人員的生命安全提供保護，避免受到傷害。在目前常見的接地配置中，主要包括接零、接地以及低壓配電系統接地等，而在低壓配電系統當中，主要為TT系統、TN系統以及IT系統，在接零與接地時，主要為保護接地以及工作接地幾種類型。在當前的電力系統中，接地作為其中的重要環節，要保證接地系統設置的安全性與可靠性，從而為整個電力系統的運行提供保障，更好地發揮變電站的優勢。

2 變電站接地網設計內容

2.1 土壤電阻率測試

在開展變電站接地網設計的過程中，需要開展土壤電阻率的測試工作，因為這一因素對接地網的電阻以及接地網中土壤表面的電位分布產生了直接的影響，只有掌握這一參數，才能保證接地網設計的科學性與合理性。通常，在進行土壤電阻率測量的過程中，主要采用四極法以及單極法，針對不同的實際情況，需要合理地選用測量方法。對于一些土壤電阻率分布比較均勻的場地，可以采用單極法的測量手段，使用接地電阻測量儀開展測量，而對于一些土壤電阻率不均勻的場地，則需要采用四極法的方式進行測量，保證測量結果的準確性。

2.2 計算接地裝置的入地短路電流及入地電位值

在當前的變電站接地網設計過程中，首先要取得系統至母線端的單相及三相短路電流，然后對接地裝置的入地短路電流進行計算。在進行入地短路電流的計算中，需要計算變電站內主變電抗標么值、站內系統單相及三相短路電流標么值、正負序與零序電抗值，并考慮變電站架空地線分流系數，最終可得出站內單相接地短路后入地短路電流值。

計算出入地短路電流值后，可根據實測的土壤電阻率計算出工頻接地電阻，得出入地電位值。

2.3 接地網形式與材料

在變電站的接地網設計中，在用地紅線的范圍內，應盡可能地布滿接地網，為降低接地電阻，可在接地網的布置范圍內設置深井接地、等離子材料、降阻模塊等方法對接地網的進行優化處理。接地網的材料通常用鋼、銅或銅覆鋼等材料。

3 變電站接地網設計優化要點

為了更好地實現變電站接地網設計的優化，要針對目前工作中存在的問題，采取有效的改善措施，引入各種先進的設計理念與方法，實現變電站接地網設計水平的提升，消除安全隱患，實現變電站可靠性與安全性的提升。

3.1 接地網間距設置優化方法

通常，在進行變電站接地網設計的過程中，往往按照等間距分布的手段，這種傳統接地方式的應用比較廣泛，但是從當前的應用現狀來看，這種方法依舊存在許多問題，使得變電站接地網地表存在電位梯度較大的問題，造成接地網出現故障后，電流導入土地中電位分布的差距相對較大，使得危害性增加。

這就需要在開展變電站接地網設計的時候，改變以往等間距分布的方式，采用不等間距的布置手段，從而保證土地中電位分布的均勻，消除各種安全隱患，同時也降低施工成本。在進行接地網間距設置優化的過程中，要結合不同變電站的實際情況，同時分析其所處的地理環境，保證間距設置的合理性，保障變電站的穩定。

3.2 節點電壓優化

從目前變電站接地網的設計工作來說，在確定接地材料的時候，更多的是選擇鋼材，相較于金屬銅，鋼材料的磁導率較大，這就使得在鋼材料的使用過程中，容易產生土地中電位分布不均的影響，影響了變電站的穩定運行。這就需要在后續的變電站接地網設計中，要結合接地網的工作特點以及電位分布規律，應用節點電壓優化的手段，開展接地系統的設計工作，從而更好地減少其中存在的安全隱患，為變電站的穩定運行打下良好基礎。

3.3 降低接地電阻

在開展變電站設計的過程中，容易受到建筑面積的制約，同時在不同的土壤環境下，其所面臨的設計需求也存在一定的差異，這就需要在進行接地網設計的時候，要盡可能地對接地電阻進行控制，從而保證電流能夠充分地通過接地網匯入到大地中，實現變電站的穩定運行。在故障電流一定的前提下，接地網的電阻受到了接地網尺寸大小以及土壤情況的影響，如果這一區域的土壤電阻率較高，同時接地網鋪設的面積較廣，可以實現接地電阻的降低。

而在實際設計當中，需要對土壤狀況進行充分的分析，整理出各層的土壤電阻率，并開展相應的計算工作，計算出整個有效區域的接地電阻數值后，分析判斷接地電阻、接觸電勢、跨步電勢是否滿足要求，若不滿足需針對性地采取降低接地電阻的措施，采用均壓地坪的方法抵消接觸電勢帶來的接觸危險，采用全站鋪設碎石防止跨步電勢的電壓差。從而提高接地網絡設計的合理性。

3.4 優化接地網材料

為了更好地實現變電站接地網設計水平的提升，要對接地網材料進行優化，轉變以往的材料選擇思路，滿足當前變電站的運行需求。在這一過程中，水平接地極材料可以選擇圓鋼或者扁鋼，而在垂直接地極材料中，則可以選擇鋼管或者角鐵（若是全戶內站需要采用硬銅線作為水平接地極、銅覆鋼棒作為垂直接地極的材料），從而保證散流的速度與地網的安全。在進行接地網材料選擇的時候，必須對其熱穩定以及腐蝕程度等進行考慮，保證其機械強度能夠滿足不同的運行需求。

4 結語

從當前的變電站接地網設計環節來看，受到多方面因素的影響，依舊存在許多的問題，對變電站的安全穩定運行產生了一定的威脅。在變電站接地網設計過程中，要綜合考慮多方面的因素，從土壤結構、接地網材料等方面出發，更好地實現接地網設計水平的提升。