变电站电气一次主接地网设计与研究

2022-10-18童世成黄以诚邓慕瑶

通信电源技术 2022年11期

童世成，黄以诚，吴征，邓慕瑶

（国网湖北省电力有限公司超高压公司，湖北武汉 430050）

1 变电站电气一次主接地网设计要求与原则

施工人员在针对变电站电气一次主接地网的设计过程中，需要从施工技术、资金等层面进行考虑，确保整个设计方案的合理性、可靠性、经济性[1]。

随着生活质量的提高，人们对于电力的需求量也在不断增加。考虑到人们对于电力总的需求以及周边环境因素，结合相关数据分析制定最终的变电站建设方案。在变电站的电气一次主接地网的设计中，要具有全局思维，从安全、经济等各个角度考虑到建设与生产之间可能会出现的矛盾。此外，采用当前先进的电气一次主接地网技术理念展开设计，并且要使用符合本次施工需求的材料与相关设备。

在进行电气一次主接地网设计之前，设计人员需要考虑好施工项目中所需要的电力负荷总量和变电容量等实际数据需求。变电站电气一次主接线方式应当具备一定的灵活性，根据实际的情况及时做出相应改变。同时接线方案要具有一定的可靠性，确保方案实施后电气一次主接网能够投入到实际应用中[2]。此外，在设计电气一次主接地线时，要从经济性的角度去考虑，尽可能控制总成本。从环境保护的角度出发，尽可能减少整体占地面积。在材料与设备的选择上，应当以性能更优、体积更小为主，把控好整个施工进度，提高施工质量。

2 对变电站电气一次主接地网的研究

接地网可以为整个变电站的电力系统安全稳定运行提供有效保障，当变电站的电力系统出现故障时，接地网可以迅速反应并将故障电流排入地下，避免造成更严重的后果。

在进行接地网设计时，要考虑到工程所处的实际环境以及所有会对工程质量产生影响的因素。例如在项目施工环境中，土壤土层的结构会对接地网的形状产生影响，对此在项目施工前需要充分了解相关的土壤土层结构，选择合适的接地网形式。此外，在施工前还要掌握当地的气候变化情况，及时采取相关措施。如果想要有效降低电阻率，则可以采用深埋的方式[3]。

随着电网技术的快速发展，人们对电网的安全性与稳定性要求也相继提高。在实际的电网接地施工中，越来越多的先进技术和设备得到运用，其中接地网的防腐蚀施工在目前备受瞩目。在接地网建设中，环境影响因素较多，容易对接地网造成一定的腐蚀。由于施工环境中的土壤种类较多且分布不均，在一定程度上都会对金属造成腐蚀，因此应当提前了解具体的地质情况，结合相关的检测技术确定主要影响因素，并制定相应的措施开展防护处理[4]。

3 实际工程案例分析

110 kW输出线在安装的过程中，从变电站的东面往内拉入；10 kW的配电设备装置则安装在朝西的位置，采取双列布设的方式布置在办公楼的一楼。

在变电站中安装专门的接地网，目的是在后期运作时保证变电站的安全稳定运行。接地网不仅能给所有的电气设备提供必要的安全保障，而且还能在变电站运作出现故障时将电流迅速排入到土体，保证附近居民的人身安全，同时保护电气设备不会因电气故障而出现损坏。针对项目场地地形与地质开展勘察工作，对接地网的实际占地面积进行测量，以此来确定土壤电阻率[5]。

土壤的实际电阻率大小会影响到实际接地电阻的大小，关系到最终接地网的使用情况。在接地网敷设的过程中，其电阻的大小要与系统的需求相匹配。如果无法满足系统的要求，则需要对接地网的电阻进行相应调整。电阻率会影响到后期接地网系统的使用寿命，为了使土壤电阻率数值符合系统的要求，要将其控制在一个合适的范围。土壤土体中的导电离子浓度、含水量等不同，电阻率也存在一定的差距。例如，湿陷性黄土本身含水量较高，电阻率就会更大。除了土壤土体内部的导电离子浓度、含水量会影响到电阻率外，周围的环境温度也会影响到土壤的电阻率。一般情况下，随着温度的升高，电阻率会相应下降，反之则会上升[6]。

根据相关设备的检测数据，施工场所土壤表层的电阻率为1 400 Ω·m。在深入土壤土体内部进行测算时，发现地下20 m处的电阻率为136 Ω·m，而地下40 m处的电阻率为110 Ω·m。根据测算出来的数据，为了确保设备不受到土壤的影响，可以选择在土壤土体地下40 m处进行实验。

考虑到本次施工的地段中土壤表层电阻率较高，对此也可以直接更换土壤，选择电阻率更低的一些土壤。在更换土壤时，一是要考虑到更换后能够确保电阻率得到有效控制，不影响后期的实际使用；二是要考虑到经济性原则，避免对土地进行大面积更换[7]。施工地段夏季气温较高，考虑到环境因素的影响，在埋设时应当深埋接地体，保证电阻率符合使用要求。除了更换土体的措施外，还可以通过化学方式进行处理，例如选择专门的电阻剂降低电阻率。如果不对土壤做相应的处理，可能会因气温不断下降出现冻土现象。为了防止土壤冻结，可以通过混入泥炭的形式来处理[8]。

在实际施工的地段中，在接地网的四周布设竖直接地体，共铺设100组，能够起到控制电阻率的作用。由于本次施工现场的土壤电阻率较高，因此在选择使用镀锌角钢进行接地极组建时，以长度为3 m左右的镀锌角钢为主，将接地极的距离控制在7 m，以此解决电阻过大的问题[9]。垂直接地体如图1所示。

图1 垂直接地体

根据变电站的实际需求，在变电站周围打一口深度不小于40 m的井，然后在井口放入半径为130 mm的镀锌钢管。在井口内部布设降阻剂，一般降阻剂都会含有细石墨、固化剂和导电水泥等，颜色大多为灰黑色。通过在井口的镀锌钢管周围放入降阻剂，能够充分与钢管进行接触，构成强大的电流流通面。此外，降阻剂还能够向四周的土壤渗透，以此来降低电阻率，构成低电阻区域。在放入降阻剂后，考虑到接地体的防腐问题，还需要进行相应的防腐处理。在完成了所有的工序后，最终需要回填土壤。

在水平接地网中，结合半径为10 mm的镀锌圆钢来施工。水平接地体如图2所示。

图2 水平接地体

在水平接地体的施工中，需要先挖出深度在1 m左右的梯形沟槽。在铺设与焊接完接地体后，使用专门的金属支架放在接地体的下面进行垫高，垫高的高度应当控制在50 mm左右。完成以上操作后，需要埋入土壤降阻剂，土壤降阻剂的厚度需要控制在50 mm左右。完成以上操作后再次进行检查核对，确认后就进行土壤回填并夯实[10]。在设计方案全部落实后，由专门的人员负责现场施工的监管，做好相关的通电检查工作和后期验收工作。