变电站接地网设计要点构架探究

林应君

摘要：在现代社会的发展中，电能作为其中重要的能源，为整个社会系统的运行提供了可靠保障，为了更好地提升电力系统运行的安全性与可靠性，必须采取有效的保护措施，发挥出接地网的优势，实现电力系统的稳定运行。从目前的电力系统运行来看，接地网事故频发，其中主要的原因就在于接地网设计工作，在整个设计不合理的情况下，不仅会对员工的生命安全产生威胁，同时也会产生较大的国家财产损失。在目前的电力系统当中，变电站作为其中的重要组成，必须要开展相应的优化工作，实现各个环节之间的高效协作。所以，在现阶段的变电站接地网设计过程中，通过引入先进的设计理念与方法，可以更好地保障变电站的安全，实现各项设计水平的提升，保障电力系统的安全。

关键词：变电站;接地网设计;构架

1 电力系统接地方式

在当前电力系统的运行中，接地方式多种多样，这就使得其呈现出较强的复杂性，而针对其中最重要的安全保障环节，主要为接零与接地。从物理学的角度来看，在电气设备的外壳部位中，要采用接零与接地的预防措施，才能在电气设备因绝缘下降或损坏时出现漏电情况后，为工作人员的生命安全提供保护，避免受到伤害。在目前常见的接地配置中，主要包括接零、接地以及低压配电系统接地等，而在低压配电系统当中，主要为TT系统、TN系统以及IT系统，在接零与接地时，主要为保护接地以及工作接地几种类型。在当前的电力系统中，接地作为其中的重要环节，要保证接地系统设置的安全性与可靠性，从而为整个电力系统的运行提供保障，更好地发挥变电站的优势。

2 变电站接地网设计内容

2.1 土壤电阻率测试

在开展变电站接地网设计的过程中，需要开展土壤电阻率的测试工作，因为这一因素对接地网的电阻以及接地网中土壤表面的电位分布产生了直接的影响，只有掌握这一参数，才能保证接地网设计的科学性与合理性。通常，在进行土壤电阻率测量的过程中，主要采用四极法以及单极法，针对不同的实际情况，需要合理地选用测量方法。对于一些土壤电阻率分布比较均匀的场地，可以采用单极法的测量手段，使用接地电阻测量仪开展测量，而对于一些土壤电阻率不均匀的场地，则需要采用四极法的方式进行测量，保证测量结果的准确性。

2.2 计算接地装置的入地短路电流及入地电位值

在当前的变电站接地网设计过程中，首先要取得系统至母线端的单相及三相短路电流，然后对接地装置的入地短路电流进行计算。在进行入地短路电流的计算中，需要计算变电站内主变电抗标么值、站内系统单相及三相短路电流标么值、正负序与零序电抗值，并考虑变电站架空地线分流系数，最终可得出站内单相接地短路后入地短路电流值。

计算出入地短路电流值后，可根据实测的土壤电阻率计算出工频接地电阻，得出入地电位值。

2.3 接地网形式与材料

在变电站的接地网设计中，在用地红线的范围内，应尽可能地布满接地网，为降低接地电阻，可在接地网的布置范围内设置深井接地、等离子材料、降阻模块等方法对接地网的进行优化处理。接地网的材料通常用钢、铜或铜覆钢等材料。

3 变电站接地网设计优化要点

为了更好地实现变电站接地网设计的优化，要针对目前工作中存在的问题，采取有效的改善措施，引入各种先进的设计理念与方法，实现变电站接地网设计水平的提升，消除安全隐患，实现变电站可靠性与安全性的提升。

3.1 接地网间距设置优化方法

通常，在进行变电站接地网设计的过程中，往往按照等间距分布的手段，这种传统接地方式的应用比较广泛，但是从当前的应用现状来看，这种方法依旧存在许多问题，使得变电站接地网地表存在电位梯度较大的问题，造成接地网出现故障后，电流导入土地中电位分布的差距相对较大，使得危害性增加。

这就需要在开展变电站接地网设计的时候，改变以往等间距分布的方式，采用不等间距的布置手段，从而保证土地中电位分布的均匀，消除各种安全隐患，同时也降低施工成本。在进行接地网间距设置优化的过程中，要结合不同变电站的实际情况，同时分析其所处的地理环境，保证间距设置的合理性，保障变电站的稳定。

3.2 节点电压优化

从目前变电站接地网的设计工作来说，在确定接地材料的时候，更多的是选择钢材，相较于金属铜，钢材料的磁导率较大，这就使得在钢材料的使用过程中，容易产生土地中电位分布不均的影响，影响了变电站的稳定运行。这就需要在后续的变电站接地网设计中，要结合接地网的工作特点以及电位分布规律，应用节点电压优化的手段，开展接地系统的设计工作，从而更好地减少其中存在的安全隐患，为变电站的稳定运行打下良好基础。

3.3 降低接地电阻

在开展变电站设计的过程中，容易受到建筑面积的制约，同时在不同的土壤环境下，其所面临的设计需求也存在一定的差异，这就需要在进行接地网设计的时候，要尽可能地对接地电阻进行控制，从而保证电流能够充分地通过接地网汇入到大地中，实现变电站的稳定运行。在故障电流一定的前提下，接地网的电阻受到了接地网尺寸大小以及土壤情况的影响，如果这一区域的土壤电阻率较高，同时接地网铺设的面积较广，可以实现接地电阻的降低。

而在实际设计当中，需要对土壤状况进行充分的分析，整理出各层的土壤电阻率，并开展相应的计算工作，计算出整个有效区域的接地电阻数值后，分析判断接地电阻、接触电势、跨步电势是否满足要求，若不滿足需针对性地采取降低接地电阻的措施，采用均压地坪的方法抵消接触电势带来的接触危险，采用全站铺设碎石防止跨步电势的电压差。从而提高接地网络设计的合理性。

3.4 优化接地网材料

为了更好地实现变电站接地网设计水平的提升，要对接地网材料进行优化，转变以往的材料选择思路，满足当前变电站的运行需求。在这一过程中，水平接地极材料可以选择圆钢或者扁钢，而在垂直接地极材料中，则可以选择钢管或者角铁（若是全户内站需要采用硬铜线作为水平接地极、铜覆钢棒作为垂直接地极的材料），从而保证散流的速度与地网的安全。在进行接地网材料选择的时候，必须对其热稳定以及腐蚀程度等进行考虑，保证其机械强度能够满足不同的运行需求。

4 结语

从当前的变电站接地网设计环节来看，受到多方面因素的影响，依旧存在许多的问题，对变电站的安全稳定运行产生了一定的威胁。在变电站接地网设计过程中，要综合考虑多方面的因素，从土壤结构、接地网材料等方面出发，更好地实现接地网设计水平的提升。

参考文献：

[1]郑佳.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].电子乐园，2019（12）：0203-0203.

[2]黄一凡，周宏威，卢延飞等.高纬度寒区变电站接地网设计优化研究[J].电气应用，2018，v.37;No.488（14）：15-19.

[3]涂淑云.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].居业，2019，133（02）：105-106.

[4]李发明.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].科技创新导报，2018（028）：62，64.

[5]田亚荣.针对变电站接地网降阻方法研究及优化设计[J].百科论坛电子杂志，2019，000（008）：425.

[6]梁洁，宋佩阳.对于变电站接地网的优化设计[J].科技创新导报，2018，015（017）：67-68.

[7]温超超.变电站接地网设计中关于入地短路电流计算的研究[J].名城绘，2018，000（007）：P.570-570.

[8]李冠华，崔巨勇，韦德福等.变电站接地网设计中存在问题分析及工程实践[J].电瓷避雷器，2019，000（004）：105-110，117.