淺談變電站電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計

摘 要：接地網(wǎng)是保證變電站安全穩(wěn)定運行的重要措施，因此行業(yè)內(nèi)的工程師都十分重視接地性能的設(shè)計。本文基于變電站電氣一次主接地網(wǎng)的實際案例探討了當(dāng)前設(shè)計中出現(xiàn)的問題，并借此歸納了變電站電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計過程中需要注意的要點。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣；接地網(wǎng)；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(shè)備以及裝置是戶外的中型設(shè)置，布設(shè)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(shè)備裝置布設(shè)在變電站的西面，并以雙列布設(shè)的方式布置在綜合樓的一樓，采用中置式的高壓開關(guān)柜；10kV小電阻的成套接地設(shè)備布設(shè)在綜合樓一樓的高壓控制室里；10kV集合式的并聯(lián)電容器組則布設(shè)在變電站西南方向的戶外空地處。110kV的側(cè)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(shè)為三回，本期出線布設(shè)為二回。主變壓器110kV的中性點通過隔離開關(guān)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(shè)為36回，本期則采用單母線兩分式接線，線布設(shè)為24回。無功補償?shù)倪h期容量是，無功補償?shù)谋酒谌萘渴恰?/p>

2實地勘測

接地網(wǎng)是保證變電站能夠安全穩(wěn)定運行的重要的措施，因此行業(yè)內(nèi)的工程師都十分重視接地性能的設(shè)計。變電站的接地網(wǎng)不但可以給變電站里面所有的電氣設(shè)備構(gòu)建出公共安全的的參考地，還可以在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，把故障產(chǎn)生的電流直接快速的排到地下，從而穩(wěn)定的控制地網(wǎng)額定電位的具體數(shù)值，確保相關(guān)工作人身以及電氣設(shè)備的安全。所以科學(xué)合理的接地網(wǎng)設(shè)計在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的工作中至關(guān)重要。實地勘測具體分為：地形以及地質(zhì)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以實地勘測也是接地網(wǎng)設(shè)計中不可或缺的環(huán)節(jié)。

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(tǒng)的要求、接地系統(tǒng)的使用壽命與接地系統(tǒng)的配置和運行成本。土壤電阻率的數(shù)值對接地網(wǎng)的接地電阻有決定性作用，同時還應(yīng)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(shù)值。科學(xué)分析土壤以及確定土壤的電阻率是整個接地網(wǎng)設(shè)計中的核心環(huán)節(jié)。

2.2土壤電阻率的影響因子

土壤所含導(dǎo)電離子濃度及含水量直接影響著土壤電阻率ρ的數(shù)值范圍，土壤里含有的導(dǎo)電離子濃度與土壤的導(dǎo)電性能正相關(guān)，土壤的含水量同樣也與土壤的導(dǎo)電性能正相關(guān)。各類土質(zhì)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(jié)變化的影響，不同季節(jié)里土壤的含水量以及溫度差異很大。

2.3實地測量數(shù)據(jù)

通過實地的測量，施工現(xiàn)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(jié)的綜合影響，我們將土壤電阻率1100Ω·m暫時確定為后續(xù)運算的基礎(chǔ)。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(shù)據(jù)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(xù)運算的依據(jù)。

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(zhì)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(xiàn)接地點深處土壤電阻率低的情況，就應(yīng)將接地體深埋。這種做法能避免因土壤結(jié)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(xué)處理。將爐渣等摻入接地點處土壤里，還可使用專業(yè)的化學(xué)降低電阻劑，這樣也能降低現(xiàn)場土壤的電阻率。（5）保土。利用適當(dāng)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(xiàn)凍結(jié)的情況，也可以把接地體埋入建筑物底下。

4具體方案的設(shè)計

按照變電站復(fù)合接地體的總體設(shè)計以及現(xiàn)場勘測的土壤電阻率數(shù)值，經(jīng)過仔細運算和分析，如果按照通常做法進行布設(shè)復(fù)合接地體的話，無法滿足接地電阻應(yīng)該低于0.5的設(shè)計要求，一定要附加接地深井才能達到要求。設(shè)計團隊整體分析了實際接地電阻、現(xiàn)場地質(zhì)與地形等條件，設(shè)計了如下方案：（1）在接地網(wǎng)四周與均壓網(wǎng)里布設(shè)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(chǎn)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(nèi)布設(shè)降阻劑用來減小接地電阻。（3）水平接地網(wǎng)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(tǒng)和變電站的關(guān)鍵設(shè)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(yīng)科學(xué)使用輔助工具，溝槽的深度應(yīng)大于0.8m。（2）借助適當(dāng)?shù)墓ぞ甙沿Q直接地極埋入地下，深度在3m上下。對于35m的深井布設(shè)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(shè)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(jié)語

一次主接地網(wǎng)施工過程要以降低工程量、節(jié)省資金投入、保證設(shè)計與施工安全為原則。本變電站至今所有設(shè)備運行良好，各技術(shù)指標也符合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計的要求，證明設(shè)計是成功的，可以保證變電站運行安全、穩(wěn)定以及經(jīng)濟效益。

參考文獻

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