復雜地理條件下變電站接地方式

趙曉艷 翟吳 劉攀

摘要 由于變電站的變換電壓往往都是上千伏的高壓或者超高壓，需要從低電壓轉換為高電壓才能從輸電線路運輸并快速供電，針對電力系統變電站的可靠運行，尤其是復雜地理條件下變電站的接地方式問題，整個性能的優劣將受到接地方式的性能特點直接影響。研究以金山熱電廠升壓站為主要研究對象，對升壓站進行了詳細的觀察和記錄，主要研究了升壓站在嚴寒干燥情況下接地的選擇方式，對變電站復雜地理條件下接地方式的研究有了深刻的認識，準確得出變電站各種地理條件下如何選擇接地方式，具有很好的經濟性和可靠性。

【關鍵詞】變電站 接地方式 復雜地理

發電廠、變電站的接地系統具有著十分重要的地位，接地系統維護著整個電力系統的安全，同時也是維護工作人員安全，保證各個設備工作的重要手段。當接地電阻值高出安全范圍時，電力系統一旦短路，就會導致地網電位值增大。這一情形不僅會給運行人員的人身安全造成威脅，對機器設備也有一定的影響，甚至會因反擊或電纜皮環流的狀況，使二次設備的絕緣造成嚴重的破壞，從而使高壓傳入到控制室內，直接造成監測或控制設備發生誤動或拒動的情況，情況嚴重的話甚至會破壞監測設備，從而帶來巨大的經濟損失和社會影響。

1 工程實際中的常用接地方式

變電站存在很多種的接地方式，其中有一種方式比較普及，使用率很高，就是采用水平敷設的人工接地體，并且能在這一基礎上直接有效地和垂直人工接地體一并運行，功能非常強大的一種復合均壓網。如今使用比較多的接地網一般使用的布置方法是均壓帶等間距，均壓帶不等間距也有一定的應用，然而想要使結果具有更加優良的效果，同時較大程度的減小電勢與最大跨步電壓的大小，在現實中，這樣的方法還沒有普及。從理論的角度進行分析，經過計算我們可以得出其最佳埋深范圍和較佳埋深范圍分別是h=（0.25-0.5）m和h=（0.15-0.77）m，此外，在工程上，埋深范圍主要為0.6m-0.8m。人工接地網的外緣閉合。把外緣的各個角弄成圓弧的形狀，保證半徑比均壓帶間距值的二分之一大。能夠很明顯地降低連接地面的網外直角處的跨步的電勢程度，假如有跨步電位差遠遠大于既定值的情況出現，能夠利用建設一個帽檐式均壓帶的方法維持正常工作，一般情況下這種方法是有效的。同理，使用礫石以及瀝青材質的地面同樣使用比較廣泛。

此外，在35kV及以上變電站的接觸地面的網邊緣處的走道處，因為這一塊地方經常有人在這里走來走去，所以需要鋪設礫石、瀝青路面，為了保障其能夠使用較長一段時間，如果不能采用上述的方法，在地下安裝兩條和接地網連接的均壓帶同樣可以采用，也是有著很好的效果。

如果接地的裝置內的接地電流的最大值出現特別大甚至爆表的程度時，不管變電站的規模以及形式如何，普通單根接地電極都是一種不能采取的方式，這種方法無法達到需要的載流量。接地網可以把若干單根接地電極相互之間進行連接。如果將其埋藏并設置在導電率狀況非常好的土壤中，就可以簡單而又直接地做成一個功能非常良好的接地裝置。

2 復雜地理條件下影響接地電阻分析

接地網接地電阻可以被很多種因素影響，比如土壤水分、接地體埋設在土壤幾米深的地方等等，還有許多其他因素。

不同季節的電阻率是不同的，季節因素會使電阻率發生變化是因為電阻率的大小會隨著降水和冰凍發生變化。此外，如果正處于夏天，氣候比較干旱，那么土壤電阻率有可能會變大。

如果土壤本來是均勻的地質結構，但是有一定的幾率土壤結構發生改變，其將會成為不均勻結構。通過對測量得到的數據進行分析，例如青海的凍土地區，凍土與非凍土電阻率相差較大。可在500-1500Qm的范圍之內。而在我國東北地區，其情形更加典型。在這里，冬天土壤的凍層更是非常之厚。從土壤試樣的探測數據中，我們可以看出來，含水量對電阻率的影響非常大，程度非常深。此外，土壤結構的改變在很大程度上也會改變接地系統的電氣參數，甚至直接影響地網的安全性能。

防雷工程十分注重接地，有些技術想要實現的是將雷電導入大地。增加垂直接地極方法的使用范圍也比較廣，主要運用在土壤電阻率比較高的地區，主要是山區。對接地網起輔助作用的接地電極長度很大，通常情況下在兩三米左右。

這種短的垂直接地極的作用是非常有限的，實際上很少有明顯的效果，一些安裝在邊緣地帶的接地電極具有減小的屏蔽效應，進而只能在一定程度上對地網進行散流。因此可以進一步降低邊緣地帶的接觸電壓。如果想要用多跟比較短的接地電極對地網進行散流，技術支持還無法滿足要求，同時需要較高的成本，完成起來比較困難。在土壤地質不均勻的時候，假如下層土壤電阻率比上層大很多的情況下，垂直接地極只能發揮很小的作用。反之，垂直接地極作用會更加明顯。

不同的季節條件下電阻率也是不同的，比如比較寒冷的地方冬天土壤是冰凍的，隨著溫度的降低接地網散流特性會發生改變。此時，假如說接地網埋在比較深層次的地方，這種接地方式一般是沒有效果的。但是如果接地網敷設在凍土層時，會在很大程度上阻遏電流的流散程度，會對接地電阻造成影響。

3 電廠升壓站接地方式案例

位于呼和浩特市的金山熱電廠（如圖l所示變電站）是典型的北方氣候，嚴寒而又干燥，該地區常年氣候處于干旱狀態，對于升壓站的接地來說，首先就要考慮土壤對其的影響，如何保證土壤降阻率符合要求便成為了該電廠接地的首要考慮因素。一旦到了冬季，該地區又屬于多風極寒的地帶，如何保證低溫情況下的正常變電，又成為了該地區的主要難題。

對于類似金山熱電廠這種比較特殊的接地電網來說，有很多特點和優勢，比如說設計對系統能不能正常工作是十分重要的。想要保障質量和安全，就需要對主接線存在問題進行排查，分析和排查在運行狀態時有可能出現的各種危機的類型和種類。還需要將其他的自動裝置再次進行設計，確保結果的可靠性。還需要選擇與整個系統契合度較高的電氣設備，提前規劃好解決可能存在的問題的策略和具體措施，從而能確切地保證額定值，面對設備出現短路這一故障情況，電網運行依舊可以正常運轉，從而選擇最為合理的安裝方式。

對于金山熱電升壓站而言，要想能夠最大幅度地保證其接地設計的合理性與科學性，首要任務就是保證安全性，防止各種運行事故。接地建設是一項難度非常大的電網設計內容，特別是在對接地體進行敷設的時候，有一系列的操作步驟，首先，需要明確敷設區域，其次，需要選擇合適的接電線，這是主要用來保障接電線的安全和質量。之后，就要對不同的接地體進行區別劃分，在敷設接地體的時候，不能直接深埋，首先把底部變成尖端，繼而將其深深的埋在土壤中，使其具有可靠性。

升壓站的接地網絡對發電機來說是一項至關重要的部分，如同人體的軀干一樣，它能夠強有力地保障電力安全和經濟正常運行。在這些電氣設備發生問題或有不安全因素產生時，可以在較短的時間內直接將故障電流排泄掉，在這一操作的同時也可以直接將升壓站的地電位升降低，經過這一系列的操作，充分使工作人員在維持機器正常工作的同時處于安全狀態。

4 結論

本文通過對電力系統復合地網相結合具體問題具體分析，分析一些復雜地質條件下降低地網接地電阻的策略。具體的操作方法如下，第一步是先要了解土壤的結構，分析掌握變電站的地理環境和具體的工程實況并對這些信息進行收集并加以利用，選擇最優的系統方案，在進行了這一系列的操作之后從而實現降低接地電阻的這一最終能夠目的，并能夠在工程中取得到了良好的實際效果。

參考文獻

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[2]劉凱.試析變電站電氣一次主接地網的設計[D].中國新技術新產品，2017 （11）.