110?kV變電站接地系統設計及施工問題

庾家球

[摘? ? 要]變電站接地系統出現問題往往會導致在發電廠建設過程中的許多人員傷亡。此外，由于變電站接地的種類較多，在施工中會存在一定的風險，設計人員必須綜合考慮安全性以及科學性等因素來設計變電站接地系統，以確保順利運行，并在施工過程中最大程度地保障施工人員的生命安全。

[關鍵詞]變電站接地;接地系統;施工問題

[中圖分類號]TM862 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The problem of the grounding system of the substation often leads to many casualties during the construction of the power plant. In addition， because there are many types of substation grounding， there are certain risks in construction. Designers must comprehensively consider factors such as safety and science to design the substation grounding system to ensure smooth operation. And in the construction process， the life safety of construction personnel is guaranteed to the greatest extent.

[Keywords]substation grounding; grounding system; construction issues

變電站接地系統是否安全可靠直接影響人員和設備的安全，操作不當會導致人員傷亡。110 kV變電站主要存在接地短路電流增大、場地面積較小、關鍵設備較多的特點，因此在設計時需要特別關注其特點。文章就110 kV變電站接地系統的設計和施工提出了自己的看法。

1 接地方式及施工方法

1.1 防雷接地

1.1.1 防雷

雷擊是影響變電站安全可靠運行的重要原因。尤其是在雷擊頻繁地區的變電站，發生雷擊事故的概率很高，電站主變等關鍵設備的防雷設置非常重要。變電站的防雷措施如下。

（1）避雷針能夠有效地防范直擊雷，是預防電氣設備以及建筑物等被雷擊的方法中應用最為廣泛的一種。當使用避雷針時，變電站里的設備大概率能夠避免受到直擊雷的擊中。

（2）在變電站的外部，和避雷針相連接的電路即便也設置了避雷針或者避雷線，由于雷電的繞擊，電路仍然有過電壓流入變電站中的風險。雷電過電壓攻擊影響變壓器，對母線、斷路器等電氣設備有害。所以，為了確保變電站中的設備盡量避免雷電侵襲，安裝避雷裝置非常重要，安裝避雷裝置主要是為了控制過電壓的最高值。

（3）為了在設計中實現對變電站電氣設備的防雷保護，必須正確選擇合適的避雷器。變電站直接防雷的主要范圍是室外配電裝置。雷電活動強烈地區的所有建筑物，包括框架結構，都必須得到直接雷擊的保護。采用電氣綜合體室內布置，電氣綜合體屋頂可安裝16熱鍍鋅圓鋼避雷帶，防止直擊雷，每層樓板可鋪設均壓網;如果屋頂上的GIS放置在室外，則必須在屋頂上安裝避雷針，以防止直接雷擊。如果GIS放置在室內，主變壓器放置在室外時，可以在屋頂上安裝避雷針。用于聯合保護的避雷帶。對于電壓在110 kV及以上的配電裝置，通常安裝避雷針，如果土壤電阻接地電阻超過1000 M以上，則必須安裝獨立的避雷針，以防止直擊雷。

（4）避雷針不應安裝在人多的地方，而應安裝在距離人多的地方3m處。變壓器結構上不宜設置結構避雷針和避雷針導體，接地導體離變壓器太近，容易對變壓器線圈造成反擊。獨立避雷針與變壓器在空中的距離應為3 m，接地體的長度至少應為15 m。避雷針的高度優選為30 m以下。因為超過30 m的避雷針的保護效果比避雷針的保護效果低30 m。變電站的防雷設計應計算兩腳保護的最小寬度bx，并檢查保護弧高。

1.1.2 避雷針及避雷針電纜安裝原理及接地裝置要求

（1）獨立避雷針避雷。選取單獨避雷針，防止直擊雷，需要提高雷電流分流，把整個變電站避雷針整合成一個部分最方便。防止獨立反擊，最佳的方式是使避雷針最大程度地與電氣設備保持距離。單獨的避雷針一定要設置中央接地極，接地電阻不得超過10Ω。

（2）獨立避雷針接地要求。為防止避雷針（線）接地裝置接入主接地網，接地網可響應過電壓，損壞高達35 kV的電氣設備。與主接地網的連接需要獨立的接地裝置，電壓為35 kV及以下的電氣設備與主接地系統的連接點必須至少為15 m。

1.1.3 主變壓器中性點感應過電壓及保護措施

主變壓器中性點過電壓保護主要如下。雷擊線路時，侵入的雷電波振動變壓器中性點形成過電壓，三相雷擊時，過電壓最為嚴重。對于變壓器中性點不接地系統：當供電系統單相接地時，供電系統可以短時間工作，變壓器中性點的正常電壓為線電壓。對于變壓器中性點直接接地的系統，變壓器中性點的過電壓由系統中正序阻抗與其他序阻抗之比決定。變壓器中性點通過消弧電抗器接地，當出現兩相段時，消弧電抗器不滅弧或諧振區發生單相接地時，電氣系統和空載變壓器在中性點過電壓切斷。

保護措施：110 kV通常通過閘刀開關直接接地。考慮到變壓器運行方式的變化，中性點必須安裝具有相應電氣參數的避雷器，并必須安裝放電間隙。（南方電網及部分省市中性點無放電間隙。）35 kV中性點未裝避雷器。

1.2 工作接地

工作接地主要是為了能夠讓電氣裝置在工作狀態時保持接地，這種方式在日常工作時應用的最多，比如直流監控接地，交流接地以及通信電源接地等，此種方式能夠與地網進行直接連接，或者也能夠通過阻力后再接地。

1.3 保護接地

1.3.1 高壓設備接地

對高壓設備進行接地時的重要準則是，一個或者幾個共同連接成的設備應用，一個線路進行接地，倘若為一次設備，就必須要兩個線路分開做接地處理，此種方式能夠減少由于一根線出現故障，高壓電進到二次回路中，從而使設備發生二次破壞的風險。

1.3.2 低壓系統設備接地

此系統包含5種形式，其中，TT系統是最為適宜變電站的一個系統，此種系統的PE線是以直接接地的形式設置的，PE線能夠選擇距離較近的接地網，這是由于變電站設置較為完善的接地網，此種系統的導電部位能夠與PE線連接，從而直接接地，其中，零線和PE線要分開設置，這種設置當時能夠確保觸電保護器正常發揮作用。

1.4 屏蔽接地

屏蔽接地主要是為了把影響到電氣的因素引導到大地中，從而減弱外在的電磁等對設備產生的影響。屏蔽接地主要應用在三個情況中：對建筑進行屏蔽接地，弱電設備其中某些部位的屏蔽接地以及對低電壓電纜進行屏蔽接地。但是，需要注意的是，低壓電纜的屏蔽部分無法承擔偏大的電流，這是由于短路電流的作用，倘若發生分流，電纜會被破壞，并且電子設備也無法正常應用，所以，低壓電纜設置屏蔽線時，必須僅對其一端進行連接。

控制電纜的大部分都是和高壓控電裝置相關，倘若因為發生意外情況把高壓電設置成控制電纜，一定會使二次設備發生破壞，因此當對控制電纜進行設置屏蔽層時，一定要將其接入設備所配套的圓形接地網。

1.5 邏輯信號地

（1）又叫作信號接地，或者線接地，為計算機系統保持穩定運行的參數之一。計算機系統的電壓大概為3 V或者5 V。由于信號接地時操作必須規范，如果操作不對會讓計算機系統的運營狀態受到影響。其中，零電位母線的選取常是TMY型號，直徑為240 mm，選用4個，或者選取100 mm的銅線。

（2）當強電接地以及弱電接地時，為了解決由于混接產生的問題，適當的設置零電位母線是一種相對較合理的當式.雖然方式合理，但是當實際應用時，必須必要對其做更深一部分改進。

在母線進行接地時，一定要選擇與強接電距離遠的接地點，同時，為了盡可能地減小強電對弱電的干擾，弱電系統進行接地時的接地點一定要距離防雷接地遠一些，所以，以上母線接地時候的位置一定要與強電接地保持一些距離，絕對不允許把母線設置到強電接地的線上。

（3）因為這種母線是專門的接地用具，所以，如果母線的其中部分不需要接地，則這部分一定要保持和大地絕緣，因此，在選取母線時，需要母線的耐壓值要等于或者高于弱電裝置的耐壓值。因此，能夠選用2kV的母線;不能將地母線用于一次或者二次設備的接地。有部分人錯把傳感器的二次接地接上了，導致傳感器發生繞阻力擊穿現象，不僅讓該母線的電位上升了，也讓弱電設備有了被損壞的風險。因此，接地母線一定不得和設備的工作接地相連，同時也不允許和屏蔽層接地相連接;接地母線不允許過長，這是由于當母線過長時，電流所產生的電勢會增大，因此控制母線在合適范圍，能夠有效減小電勢。當所需控制的距離過遠時，可以分開設接地母線，當所需線路實在過長時，可以選用電纜。

2 主接地網的設計與施工

（1）變電站需要被填高，這種做法能夠有效減免水進入變電站以及洪水危害等，把廢棄物作為填土使用能夠降低成本。然而，由于土的電阻較大，并不適合接地。因此，需要把主接地網面積設置到原土壤里，在填土時注意不要填土太高，否則不僅會讓線路太長，而且還會增大電阻，會讓施工難度加大。根據資料以及實踐結果可知，倘若把填土高度設置為1m以下，同時將主地網大面積設置到土壤層下面的0.2 m，并且，埋入的高度大概為1.2 m，以上方式能夠讓施工過程更加便利，并且可以方便地對線路工作時的狀態進行監控。當所填土壤的高度大于1m時，主要的接地網設置的高度應該在填土層的0.8 m之內。在此過程中，要明確的是，接地體的附近應該選取電阻率較好的土壤，或者取用降阻物品去填充，如果情況需要，也可以設深井對其接地。

（2）室內接地網應圍繞室內設備區環形接地網、接地干線和電壓平衡帶建立，使所有用電設備就近接地。該措施是保證室內設備接地的重要組成部分。環形接地網的常規間距為58 m，通常多點與室外接地網相連。一些設計圖紙容易出現接地危險。在這個方案中，水平接地體只放置在房子周圍的一圈內，地面結構的隱蔽性使得很難找到缺失的連接。水平接地體可以穿透房屋，水平接地體之間的距離為5 m，可以保證室內外的連通。將電網接地，減少施工過程中的問題。土建預制鐵件截面極大滿足短路電流熱穩定性試驗，可作為接地干線。但是，在接地過程中必須小心。接地扁鋼織機需要重新焊接，以保證槽鋼接頭的流通，這種槽鋼的設計使流經多點環形接地網槽鋼的電流為盡可能地阻止。

3 結束語

總之，110 kV變電站接地系統的設計和施工應從各種接地特性入手，消除強接地弱接地混亂的情況，采取等電位、均壓措施，形成合理的接地網絡。

參考文獻

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