变电站接地设计若干经验和教训

蔡文婵+许爽

摘 要：近些年来电力系统容量在不断地增加，变电站面积却在不断地减少，因此，对变电站接地网的设计工作也变得越来越困难。该文笔者即结合个人在变电站接地工程设计与施工过程中积累的实践经验，就接地工程设计问题以及部分降阻措施应该注意的具体事项展开粗浅的探讨，以期为营造一个更加安全、高效的地网提供有益的铺垫。

关键词：变电站 接地设计 电阻率 降阻

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0093-02

现如今伴随着电力系统的快速发展，电网规模的不断扩大，接地短路电流也是越来越大，因此，对接地就提出了更高的要求。然而，受到变电站用地面积的影响，使得许多变电站在选址时只能选择在高土堆电阻率地区，也就使得变电站的接地设计工作变得更加困难。也正因如此，如何做好变电站接地设计工作则俨然已经成为电力工作设计人员所面临的首要课题。以下笔者即结合个人参加变电站工程施工设计的实践经验，就变电站接地设计过程中的注意事项进行探讨与总结，以供广大同行参考借鉴。

1 变电站接地工程设计问题

1.1 测量土壤的电阻率ρ

在计算并设计接地工程的过程中，首先应该确定土壤电阻率ρ值。尤其是在现实情况下的土地分布情况也是千差万别的，因此，也就使得土壤在分布上往往极为不均匀且不存在任何的规律。所以，仅仅根据地质勘察资料所得的土壤电阻率ρ值为依据，进行接地工程设计，其所得设计结果与实际情况所得结果存在着极大的差值。也正因如此，要想测量出准确的土壤电阻率ρ值，就必须从不同的水平方面入手对土壤电阻进行测量，进而找出土壤电阻率ρ值最低的方向，并在实际的设计过程中，向着这个方向优先延伸地级。

1.2 确保变电站接地电阻规定的有效执行

结合电力行业标准对有效接地、低电阻接地系统中变电站电气装置保护接地的接地电阻要求，可以清楚地看到，在一般情况下接地装置的接地电阻都应该符合式（1）的要求。如若接地转子的接地电阻不满足式（1）的要求时，那么此时则可以通过技术经济比较对接地电阻进行增大，但是增大的数值不得大于5 Ω。

Rd≤2 000/I （1）

式中：Rd为季节变化的最大接地电阻；I为计算用的流经接地装置的入地短路电流。

而通过分析我们可以发现，对于110 kV以及以上电压等级变电站接地电阻数值的取值，运行人员往往抱有两种截然不同的态度。一种态度认为，流入接地装置的入地电流无论是大，还是小，在接地电阻取值上都必须确保其在0.5 Ω以下，可以说这种想法是片面的、不科学的。另一种则认为只要將接地电阻控制在0.5 Ω以下就可以了，这种想法同样也是片面的、不科学的。而实际情况却是，对于接地电阻大小的确认，应该根据接地装置流过接地短路电流入地时，接地装置的电位不超过2 000 V为基准，并且充分利用现今的科学技术，进行合理的设计，进而使得变电站能够拥有足够安全的电位。

同时，正确计算出基地装置的入地短路电流也十分重要，这是因为入地短路电流I与接地电阻、接地线的热稳定、设备接触电压、跨步电压计算等都有着最为直接的联系。所以，在计算入地短路电流的实际过程中，我们首先计算出最大短路电流Imax，主要是根据在最大运行情况下电力系统的短路阻抗所计算得出的设计平均电网非对称故障，具体计算，如下所示：

I=（Imax-Iz）（1-Kf1） （2）

I=Iz（1-Kf2）

式中：I为计算用的流经接地装置的入地短路电流；Iz为最大接地短路电流流经变电站接地中性点时的最大短路电流；Kf1、Kf2为变电站内、外短路时避雷线的工频分流系数。

而在实际工作中往往一些电力施工技术人员会将接地短路电流直接当成是入地电流，而不再考虑架空地线的分流以及变压器中性点的分流，也就在计算的过程中造成了对接地电阻盲目的高要求。而针对这个问题，我们应该坚持要按照式（1）的要求计算出基地电阻，并且按照式（2）的要求计算出入地短路电流，进而准确确定出接地电阻。

2 变电站接地工程设计中部分降阻措施应注意的具体事项

2.1 利用自然接地体降阻时应做好事前规划工作

众所周知，变电站可利用的自然接地体主要包括以下4种：第一，变电站的主控楼以及高压配电室的混凝土基础；第二，各类设备的钢筋混凝土基础；第三，架空输电线路的地线-杆塔地系统；第四，地下掩埋的金属自来水管以及有金属外皮的电缆。因为它们的分布较广且较为密集，所以在接地工程中均可起到均衡电位的重要作用。所以，在接地工程中应充分利用这些自然接地体达到降阻的目的。而要想充分利用好这些自然接地体就必须做好事前规划工作。尤其是接地图纸通常情况下要比土建施工图纸出图晚上很多，所以，在进行电气设计与施工之前，首先应该和土建施工人员做好沟通，进而更好地了解土建基础结构，确定哪些自然接地体可以被利用，进而在移交资料的时候向土建施工人员提出增加这些自然接地体的要求，与此同时，土建施工人员也可以按照相应的电气要求为其留好必要的引出线。

2.2 在水下接地网敷设过程中要做好水体电阻的核实

在绝大多数人的眼中水就是最好的导体，也正因如此，如若变电站选址在高土壤电阻率地区，其附近又有水源，那么势必会往水源处敷设接地装置。但在这个过程中水源的电阻率往往会被接地设计人员所忽视，可是即便是有水，也并不是意味着低电阻率。所以，我们还必须在水下接地网敷设设计时做好以下几点注意事项。

第一，水工建筑以及那些与水有接触的金属部分，其作为自然接地体要进行充分利用。并且，还要在焊接水下钢筋混凝土结构物内绑扎钢筋网的交叉纵横点，使地网能够更好地衔接在一起。

第二，如若单单利用水工建筑作为自然接地体，无法满足降阻需求，那么就应该在水中敷设外来接地装置。这里需要注意的是，对于水中敷设的外来接地装置应该尽可能固定在水源流速较低或者是静水之中。

第三，我们可以充分利用Φ12圆钢，焊接出一个外缘闭合的矩形水下接地网。这里需要注意的是，矩形网内纵横连接带所构成的网孔不得多于32个。针对水下接地网的接地电网RW，我们可以利用式（3）进行估算。

RW=Ksρs/40 （3）

式中：ρs为河水的电阻率；Ks为接地电阻系数。

3 结语

变电站接地网作为一项系统工程，看似简单，其实际上却是最为复杂、关键。尤其是伴随着近些年来，变电站用地面积的日益紧张，致使绝大多数的变电站选址只能选择在高土堆电阻率地区，更进一步加剧了变电站接地设计工作的难度，这就要求设计工作人员在变电站接地设计工作上要更加严谨、仔细地做好接地设计工作，更加认真、专业地做好接地施工工作，进而通过电力工作人员的共同努力，构建一个安全且高效的接地网，确保变电站安全、稳定运行。

参考文献

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