摘要：变电站防雷接地是指为了雷电保护装置向地面释放雷电流所专门设置的接地，其对设备的安全与人们的生命安全具有重要影响。文章首先介绍了220kV变电站防雷接地设计的原则，然后分析了防雷接地设计的相关内容与防雷接地施工，最后讨论了220kV变电站防雷接地设计需要注意的问题。
关键词：变电站；220kV；接地设计
经济发展以及社会进步均离不开电力建设事业，在电力系统当中，变电站能够发挥非常重要的作用，尤其是220kV变电站，不仅承担着变压的作用，同时也担负了电力供应的职责，所以应注重改善其运行状态。
1 接地设计
1.1 设计原则
由于变电所各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中第5.1.1条要求R≤2000/I是非常困难的。现行标准对接地电阻值规定要放宽到5Ω，但是放宽是有附加条件的，这就是需要满足接地标准的相关规定，根据工程的具体条件，在不超过5 Ω的某一个范围内都是合格的。这就为我们接地设计和施工增加了灵活性，不必在变电所的接地工程中花费巨额投资，追求0.5 Ω的接地电阻值。所以，现行标准并没有降低对接地网整体性的要求，而是对接地网的安全性要求更高更全面了，这就是接地设计必须遵循的原则和运行对接地网的考核要求。
1.2 220 kV及以下变电所接地网型式
变电所的接地网一般为网格式地网，论形式可分为长孔接地网和方孔接地网。水平接地体带间距通常为5～8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地体带交叉点设置2.5m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。
另有一些工程采用不等间距网格布置，是以水平接地体带为主的地网。不等间距的网格布置尺寸的确定有2种方式：①由接地计算程序输入相关数据计算确定；②根据以往工程经验，在采用不等间距网格布置时，尽量将水平接地体带靠近设备，以便缩短设备引下线长度。
1.3 接地网形式优劣分析
1.3.1 网格式地网
网格式地网设计简单，但因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3～4倍，因此，方格地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀，接地钢材用量多，经济性差。
1.3.2 不等间距地网
水平接地体体采用不等间距布置，即地网中部水平接地体带间距大，地网边缘接地带间距小。布置尺寸按接地计算程序计算，根据地网散流的特点，不等间距地网正好弥补了方格地网的缺点。其优越性体现在以下几点：
（1） 各网孔电势大致相等，各网孔电势与平均值相差不超过5%，最大网孔接触电势比方格网低40%以上。（2）与方格地网比较，大大减少了电位梯度分布不均匀的危险，提高了人身和设备的安全水平；接地导体散流能力的利用较为充分，节约钢材和相应的施工费可达30%～40%。（3）由于不等间距地网布置使入地故障电流密度分布均匀，从而达到降低接地电阻，使地表电位分布均匀，达到了有效降低接触电势与跨步电势的目的。
1.3.3 垂直接地体对地网接地电阻的影响
在大中型地网中打2.5m长的垂直接地体对降低接地电阻的作用。
基于以上原因，目前长治地区220kV主接地网设计主要采用不等间距地网，即合理，又节约了钢材。对于110kV以下变电站地网设计还是采用简单的长孔接地网，并等距打2.5M长的垂直接地体有效的降低了接地电阻。
2 降低接地电阻措施
2.1 水平接地体带换土
用换土的方法来降低高土壤电阻率区接地网接地电阻，这是大家公认的有效措施之一。
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2.2 使用降阻剂
在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电和发电工程例子都很多。目前最常采用的是各种降阻剂法，降阻剂可以分为化学降阻剂、物理降阻剂和导电水泥、稀土类降阻剂。降阻剂的降阻效果是通过一定的设计方案和施工体现出来的，并不是像某些厂家所宣传的那样，施加了降阻剂可以把接地装置的接地电阻降低到百分之多少。尽量不用对接地装置产生强腐蚀的降阻剂。
2.3 扩大接地网面积
在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可以预见的有效降阻措施。需要注意的是，扩网的接地体都位于变电站外部，水平接地体体和垂直接地体以及连接线的埋深都要足够，一般应埋深1.2～1.5m。
2.4 外引接地装置
当变电所所区附近有较低电阻率的土壤时，可在低电阻率地方铺设专门用于降阻的接地装置，然后用2～3根水平接地体体与变电所地网可靠连接起来，可以起到有效降低工频接地电阻的作用。但引外接地需注意：距离不能太远，接地体要深埋，要作好安全保护措施，防止因跨步电位差引起人身触电事故的发生。
2.5 深井式接地极
当地下较深处有土壤电阻率较地的地质结构时，可用井式或深钻式接地极。把平面地网做成立体地网，利用下层低电阻率的地层来降阻。当地面的电阻率较高，一般浅埋的水平接地体网主要是起均压的作用。因此，深埋接地体可以放在均压网内，也可放在均压网外。为了减少屏蔽，最好放在接地网外，可接地网的四周。
3 相关问题的讨论
3.1 接地网寿命
我国目前接地网材料基本上是用扁钢，埋在地中的扁钢，常因土壤的腐蚀作用而使电气连接性能变坏，使接地电阻增高，安全可靠性降低。因地网腐蚀或发生断裂而引起的事故时有发生。所以，必须考虑腐蚀，对腐蚀性强的土壤尤其要注意。
目前新建变电站正在推广采用铜镀钢绞线制成网格地网，在地网周围及内部某些交叉点，打入一组长度为4.88m的铜镀钢接地棒，由2根长度为4.88m直径为14.2mm的铜镀钢接地棒组成。避雷针采用独立接地，在避雷针周围做半径2.5m的均压环，打入3组垂直接地极，单组垂直接地极长度为4.88米，由2根直径14.2mm，长度为2.44米的铜镀钢接地棒组成。用放热焊接与均压环连接。
铜的导电率是钢的10倍左右，铜接地体导电性能较钢接地体好。接地体截面相同时，铜材热稳定性较好。同等热稳定性能时，钢接地体所需的截面积为铜材的3倍，是30%镀铜钢绞线的2.5倍，是40%镀铜钢绞线的2.8倍。接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下，这两种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50， 是镀锌钢的耐腐蚀性的3倍以上，而且电气性能稳定。
综上所述，铜接地体与热镀锌钢接地体相比，铜接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性方面有显著的优越性。因此采用铜镀钢绞线制成网格地网，更能延长变电站接地网的寿命
4 结束语
（1）变电所接地网是维护变电所安全运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要措施。接地网设计与施工必须予以高度重视。所址位于高土壤电阻率区的变电所，需要采取各种辅助降阻措施，降低接地电阻，使接地网达到安全运行的要求。
（2）降低高土壤电阻率区的变电所接地网电阻，应根据所区地质和环境条件，采用效果好、经济合理、安全可靠的辅助措施，最好是因地制宜，采用综合治理来完成，以保证人身和设备安全为条件。根据电网的入地故障电流确定能满足接地标准要求的、合理的接地电阻值，不必在接地工程上追求小电阻值而投入巨额资金。
（3）为保证运行人员的人身安全与设备安全，应当把降低地面电位梯度与降低接地电阻，视为同等重要。因此，接地网设计要推广采用不等间距的网格布置。
（4）大中型变电所的接地网应以水平接地体网为主，为了降低接地电阻为目的而增加短垂直接地极是不可取的。
参考文献
[1] 计伟，张国晓.220kV变电站防雷接地设计与施工分析[J].机电信息，2013，（18）.
[2] 张静静.文成县周壤220kV变电站防雷接地设计探讨[J].中国科技信息，2011，（9）
论文作者:朱凤龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
标签：地网论文; 电阻论文; 变电站论文; 电阻率论文; 变电所论文; 间距论文; 网格论文; 《电力设备》2017年第32期论文;