变电站接地网设计浅析

水利水电

134 2015年3期

变电站接地网设计浅析

毛育英

国网河北临漳县供电公司，河北邯郸 056600

摘要：在变电站接地网的优化设计中，其结果受到了很多因素的影响。除了设计上的因素对接地网地表地位大小的之间影响之外，土壤的不同情况，对于接地网材料的选择不同，都会影响到接地网工作的效率。例如对于冻土层土壤其电阻率相对比较小，但是对埋设深度的影响比较大，可以通过添加垂直接地极的数量可以取得良好的技术和经济效果。因此在接地网的设计中，要对周边的水文条件进行详细的勘察，除了具体的技术因素还应当考虑到工程的实际来选择合理的设计和施工方法。关键词：变电站；接地网；优化设计

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)03-0134-01

1 接地电网中存在的问题分析

为了电网的安全运行，常常在变电站中将电力系统以及电气设备的相关部分和大地中的有效接地装置连接起来。在电力系统中接地可以分为工作接地、保护接地以及防雷接地，其中工作接地是为了电力系统运行而进行接地；保护接地是为了防止由于设备中过大的电流对人的安全产生危害而进行的接地；防雷接地是为了消除在发生雷击时过大的电流、电压对设备产生的危害，常见的有避雷针、避雷器等接地设备。为了规范变电站的接地网的设计，国家专门规定了相关的接地标准，但是这些方法只能对均匀土壤中的规则接地网的接地参数进行计算，对于土壤或者接地网结构比较复杂的情况只能借助计算机来进行数值计算。但是随着电力系统和变电站规模的变大，特别是容量比较大的变电站，占地面积比较大，其电气设备分布比较分散，当发生故障时电流注入点的位置不同，使接地网的电位不同，传统的电网设计方法已经不能满足这种电气系统接地的需要。同时在变电站的控制室中的自动化和保护设备之间一般需要用电缆连接在一起，而电缆的屏蔽层往往两端接地，在发生故障的时候由于其内部的电位差造成电缆表层环流或者反击，使得设备的绝缘层被损坏，影响了设备的检测和控制。

2 接地网优化设计分析

随着电力系统容量的不断增加，经过接地网的短路电流也越来越大，所以为了充分的发挥接地网的功能，保证变电站的安全影响应当不断的对接地网的功能进行优化。在接地网的设计中，不仅要降低接地电阻，同时还要考虑到地表电位的分布。接地网优化设计是对接地网中的水平导体进行合理化的布置，使导体漏电密度均匀，也使地表电位均匀分布，降低接地网的跨步电压和接触电压。在一般的接地设计中，常常采用导体等间距的方法，这使接地电阻存在过大，而边角网孔的接触电压比网孔中心的接触电压高。导体等间距布置存在的缺点得到了设计人员和研究人员的重视，为了克服这些缺点，很多研究者提出了一系列的解决办法。在不少的接地网设计中加入了垂直极的做法，虽然短垂直极对于降低接地电阻没有优化的效果，但是在改善季节因素方面具有一定的效果，适当的添加一些垂直极对于降低接地电阻具有良好的效果。

为了实现接地网的优化设计，发挥接地网的功能，确保短路电流以及雷电流的安全散流。在变电站接地网的设计中应当保证接地网中的电流造成的电位升高不至于太大，保证接地网中的主要参数不超过标准。在接地网的优化设计中，一般只需要考虑接触电压的最大值，一般接触电压满足要求之后，跨步电压也能够满足要求。接地网的优化设计主要是为了改善接地网散流的电流密度和其地表的电位分布，由于电磁场的影响，在接地网的中心导体之间的屏蔽作用使其分散的电流密度比较小，没有充分的发挥其接地的功能。接地网的优化设计能够改变这种电流不均匀分布的情况，使接地网中心的导体得到充分的利用，同时也使接地网上方的地表电位分布均匀。比较简单的方法就是通过改变这种等间距的网格形式，接地导体中间稀疏、四周稠密一些，使所有的导体能够充分的发挥其作用。

以某地区500kV的变电站作为例子来讨论接地网的优化设计，接地网接触电压位于网的边缘网孔电压，也就是接地网边角和网孔中心处的电位差。经过检测表现该变电站接地网土壤的阻值率为60Ω?m，其中接地网设计的面积为324m3324m，网孔的大小为18m318m，按照均匀分布的方式进行设计，选择的接地导体的电阻率为1.7310-7Ω?m，接地网埋深为0.6m，入地电流为1kA。通过对其模型分析，可以得到采用等间距设计的时候，地表的电位分布不均匀。为了改变这种情况采用不等间距的方式来设计接地网，在这种情况下网孔电位在一定范围内变动的时候，接地导体和接地网的面积没有关系，只和接地网中两个垂直方向上导体的数量有关。

对该地区的变电站系统调试的过程中进行了单相短路接地试验，发现电流流入地点的地位地位比电网边缘出的地位高的多，多了近一半，这说明了由于接入点的不同电位也会相应的不同。因此在优化设计的时候可以考虑采用不等电位设计方式，这种情况下最大接触电压位于电流流入地的网孔。在该变电站中采用地网中心接地和等间距设计方案中，可以发现中间网孔电压比边缘处电压要高一些。采用不等间距进行设计时，可以发现中间网孔的电压比较其它网孔的电压要大的多，和等间距相比较其电压没有减少反而得到了增加，这和地网的优化设计的初衷是相违背的。通过采用均压不等间距的布置，可以发现中间导体的位置比较稀疏，边缘处比较密集，而最大电压和最小电压之间的差值非常小，可以认为是均压分布的。

3 结束语

为了确保电网的安全有效运行，提高电网的稳定和可靠性，必须采取相应的安全保护措施。变电站的接地网是电网系统中的重要组成部分，对于电力系统的安全运行具有重要的影响。近两来我国已经发生了由于接地网设计不合理而引发的安全事故，这些事故不仅造成人员的伤亡，同时也带来了巨大的经济损失，产生了不好的社会影响，因此加强对接地网的优化设计具有重要的现实意义。

参考文献

[1]蔡玲玲, 王鹏桢. 分析变电站接地网优化设计[J]. 中

国科技博览, 2014, (30):107.

[2]黄娟. 变电站接地网优化设计探讨[J]. 轻工科技, 2013, (12):51-52.

[3]金蕾. 110kV变电站接地网的优化设计分析[J]. 中国科

技纵横, 2012, (20):168.