預裝式變電站接地系統(tǒng)設計研究

陳愛玲

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)發(fā)展的也越來越快，由于接地電流的不斷增大，很多安全事故也隨之開始發(fā)生，給變電站的正常運行造成了很大的影響。變電站的接地系統(tǒng)一直都是一個錯綜復雜的問題，但它對于整個電力系統(tǒng)而言又十分重要。所以為了能將接地系統(tǒng)在變電站中正確有效地運用，需要對預裝式變電站接地系統(tǒng)的設計進行相關的研究，防止安全運行問題的發(fā)生。

關鍵詞：預裝式;變電站;接地系統(tǒng);設計研究

引言

電力系統(tǒng)的接地問題是我國電力復雜又重要的研究問題，變電站接地系統(tǒng)除了可以維持相關設備的正常運行之外，還關系到變電站內操作人員的人身安全。隨著我國社會的發(fā)展，預裝變電站的發(fā)展速度也逐漸加快，并且應用范圍也越來越廣。預裝變電站由于其成套性強、占地面積小、建設周期短和安裝方便等特點，發(fā)展迅速，被廣泛應用于城市、沿海、山地、災后重建等變電站建設。采用預裝變電站建設方案，設備集成安裝和調試工作在工廠內完成，現(xiàn)場無主控樓和配電裝置樓，因而其接地設計大大簡化。

1接地系統(tǒng)的概念

接地系統(tǒng)可以在一定程度上有效地保證變電站日常工作的順利運行，所謂的接地系統(tǒng)實際上就是將電力系統(tǒng)中的一部分連接到大地，為出現(xiàn)故障的電流提供一個有效排解的通道，從而保證電力的穩(wěn)定。在社會生活中它普遍地應用于電力行業(yè)、建筑產(chǎn)業(yè)、計算機應用領域、通信設備等眾多行業(yè)之中。一般情況下，在電力系統(tǒng)中接地是指在電路與大地或某些代替大地的導電體之間相連接，接地一般都是有目的性的，它可以防止人們因觸電而發(fā)生意外事故、維持電力系統(tǒng)的日常工作、對輸電線路進行絕緣保護等。隨著我國電力行業(yè)的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)中的電壓等級也越來越高，為了滿足電力系統(tǒng)的安全運行，一個完善的接地系統(tǒng)必不可少。一旦變電站中的輸送電路出現(xiàn)問題或者因雷擊產(chǎn)生巨大的電流，接地系統(tǒng)可以將電流及時排解到大地中，以免導致電路出現(xiàn)問題引起不必要的安全事故。

2常規(guī)變電站接地

2.1常規(guī)站接地設計

變電站接地網(wǎng)可充分利用埋入地中的自然接地極，除此之外敷設以水平接地極為主的人工接地網(wǎng)。

2.1主接地網(wǎng)

接地網(wǎng)內等間距或不等間距敷設水平均壓帶，埋設深度不小于0.8m。接地網(wǎng)外緣閉合，外緣各角做成圓弧形，圓弧半徑一般不小于均壓帶間距的1/2。邊緣經(jīng)常有人出入的走道處，鋪設瀝青路面、鵝卵石或在地下裝設2條與接地網(wǎng)相連的均壓帶。

2.2電氣接地

工作接地。電力變壓器主要通過以下四種方式接地：中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、中性點直接接地和經(jīng)小電阻接地。具體接地方式根據(jù)電壓等級來確定，110kV電力網(wǎng)大部分采用直接接地方式，小部分采用消弧線圈接地方式。

保護接地。110kV及以上鋼筋混凝土構件支座上電氣裝置的金屬外殼均接地，接地引下線就近連接至主接地網(wǎng)。防火墻及架構爬梯、事故油池爬梯、設備圍欄、柵欄門鉸鏈均通過扁鋼接地。屋內電纜溝接地通過溝內敷設扁鋼與屋外接地網(wǎng)連接。

防雷接地。避雷器、架構避雷針（含懸掛避雷線的架構）的接地引下線均與主接地網(wǎng)連接，連接處設置集中接地裝置。主控制室、配電裝置室上裝設直擊雷保護裝置，若為金屬屋頂或屋頂上有金屬結構時，將金屬部分接地;屋頂為鋼筋混凝土結構時，將其焊接成網(wǎng)接地;結構為非導電的屋頂時，采用避雷帶保護。該避雷帶的網(wǎng)格為8-10m，每隔10-20m設接地引下線，引下線與主接地網(wǎng)連接，連接處加設集中接地裝置。

2.3接地材料

人工接地極，水平敷設時采用熱鍍鋅圓鋼或熱鍍鋅扁鋼;垂直敷設時采用熱鍍鋅鋼管或熱鍍鋅角鋼。在腐蝕較嚴重的地區(qū)采用銅或銅覆鋼材料，水平敷設的人工接地極可采用圓鋼、扁銅、銅絞線、銅覆鋼絞線、銅覆圓鋼或銅覆扁鋼，垂直敷設的人工接地極可采用圓銅或銅覆圓鋼等。

3預裝式變電站接地

3.1預裝站接地設計

預裝變電站，它的設計往往具有一定的規(guī)劃性，在加工方面需要由工廠統(tǒng)一進行處理并且可以在一定程度上實現(xiàn)裝配式的建設，預裝式變電站在不久的未來會成為變電站的主要發(fā)展方向。預裝式變電站與一般變電站相比，它的建設周期時間比較短，并且占地面積較小。預裝式變電站主接地網(wǎng)設計和一般的變電站相比，它在進行預制艙的相關設計時，在其底部一共焊接了4個接地點。這4個接地點都與大地深處相連接，它們之間相連的位置部位主要依靠螺栓來進行彼此的連接。為了達到預制艙內二次等電位接地網(wǎng)系統(tǒng)，并且可以通過銅纜和艙外主接地網(wǎng)中的一點進行相應的連接。防雷接地作為變電站艙體重要的防雷裝置，它在結構上充分利用鋼結構的屋頂作為它傳送電流的接收器。而在避雷針、避雷器的應用中使用完全獨立的接地線接入全站地網(wǎng)。

3.2預裝站接地施工

主接地網(wǎng)在場地平整時開挖敷設，施工過程、技術要求、工藝以及質量控制和常規(guī)變電站相同。敷設時土建與電氣施工單位密切配合，土建施工時按照接地圖紙預留接地引線，引出處露出地面300mm，露出主變基礎面500mm。艙內電氣設備接地和艙體內部接地在預制艙生產(chǎn)過程中同時完成，預制艙運至現(xiàn)場后通過扁鋼與室外接地網(wǎng)相連。所有接地體焊接盡可能保持最大接觸面且焊接牢固，搭接長度不低于扁鋼寬度的2倍，冷卻后至少涂1遍防腐富鋅底漆和1遍瀝青漆。

3.3施工期限

一般變電站的施工項目包括：主接地網(wǎng)、設備接地和戶外接地。在主控的樓架工作基本完成之后可以繼續(xù)進行一系列后續(xù)的施工，所以接地施工的工作必然會與主控樓的施工完成進度和設備安裝所消耗的時間掛鉤。但如果就預裝變電站本身而言，設備的安裝、調試等一系列工作都可以在工廠內進行自主完成?，F(xiàn)場工作一般較為簡單，消耗時間比較短，可以有效地縮短施工周期。

3.4成本分析

預裝式變電站接地成本的分析需要估算接地材料的用量，預裝式變電站與一般變電站相比較來說，它的占地面積會相應減小、對材料的消耗也相對來說比較低，所以預裝式變電站會節(jié)約很大的經(jīng)濟成本。

4變電站接地系統(tǒng)的作用

變電站接地系統(tǒng)的作用主要有2個：一是工作接地;二是防雷接地。它們都可以對變電站起到保護的作用，一個合格的接地系統(tǒng)可以有效地保證用電設備的漏電安全，對雷電的防護工作也有幫助。接地系統(tǒng)可以將入侵的雷電能量或內部浪涌（過電壓）進行引導，并將它們有效地排解到地下，以避免因雷擊造成傷害，因此最終將電流排解進大地中是整個接地系統(tǒng)的關鍵之處，接地系統(tǒng)是保證電流可以在短時間內安全迅速泄入大地的重要環(huán)節(jié)。

結束語

預裝變電站接地設計必須要和具體的現(xiàn)實情況相結合，最重要的是維護設備的正常運作和人身的安全，與一般的變電站相比較，預裝變電站成本較低，它的艙內設備接地都可以在工廠內自主完成，接地所消耗的時間也比較短。接地系統(tǒng)還可以有更高層次的優(yōu)化，能夠使施工質量得到有效的保證，增強接地項目的經(jīng)濟性并保證工作的正常運行。

參考文獻

[1]孔祥勇.500kV變電站接地網(wǎng)優(yōu)化設計模型研究[D].沈陽：東北大學碩士論文，2011.

[2]熊信銀，唐巍.電氣工程概論[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3]侯昌明，黃世立.新型預裝式變電站的探索和應用[J].電氣開關，2013（01）：92-95.

[4]單暉.110kV預裝式變電站在電網(wǎng)中的應用與分析[J].電氣技術，2013（08）：102-104.

[5]孫建龍，魯東海.基于預制艙的配送式智能變電站設計[J].江蘇電機工程，2014（05）：43-47.

[6]張春國.預裝式變電站的現(xiàn)狀及應用趨勢[J].電氣時代，2016（12）：70-72.