南平闽延电力勘察设计有限公司 福建省南平市 353000
摘要：变电站接地系统是维护变电站安全运行、保障人身和设备安全采取的重要措施。在设计接地网时，应尽可能详细地测量土壤电阻率，选择降阻措施的依据不是盲目地降低电阻值，而是使接触电压逐步降低，合理布置接地网。特别是对于土壤电阻率高的变电站，需求因素综合分析后应采取合理的减阻措施，避免单纯的积累与组合。
关键词：变电站；接地系统；安全性
前言
近年来，随着电力系统变电站建设规模的不断扩大，电力系统容量不断增加，短路电流也不断增大，变电站接地系统的设计越来越复杂，变电站接地系统在设计时，设计方案、接地导体、接地极材质的选用等，应因地制宜。目前随着我国可利用耕地越来越少，越来越多的变电站建在岩土、山石较多的地区，土壤电阻率较高，而且变电站站址占地面积逐步小型化，降阻难度越来越大，这些对变电站接地设计提出了更高的要求。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
1变电站电气接地技术的设计
1.1变电站电气接地技术的设计原则
通过对我国的变电站进行调查，发现，变电站在发生事故时，电流会越来越大，这就导致变电站的接地电阻值发生变化，远远达不到设计要求的接地电阻2000/1的标准，这样增加了变电站的不安全因素。因此，在对变电站电气接地进行设计时，应该遵循以下几点原则：
第一，在同一个变电站中，必须选择相同的电气接地系统，而且电气接地方式一定要统一。
第二，在选择变电站电气接地的连接物时，一定要选择地基钢筋或者金属物作为接地物。
第三，在尽量选择金属接地物的同时，还应加入人工接地物作补充，使其能够形成一个闭合环路。
2土壤电阻率
土壤电阻率是接地设计计算所需要的重要参数之一，正常情况需要勘测部门在拟建变电站现场实测得到。这时候应特别注意不能直接利用实测值进行计算，实测土壤电阻率需根据测量当天以及之前几天的降水情况或土壤含水量情况附加一定的季节系数。有些工程项目现场做勘测时没有测量土壤电阻率，例如工程处于可行性研究阶段还不能做详细地址勘测，或者业扩工程由于工期紧张甲方不愿意增加投资测电阻率等因素，这时候只能根据岩土勘测报告中对地下土壤类型的描述，结合设计手册中不同土壤类型对应的土壤电阻率进行选择。手册中的不同土壤成分对应的土壤电阻率是一个范围值，不是一个定值，应结合站址所在地的气候条件判断取大还是取小。例如本人设计的福建南平浦城荣华110kV变电站新建工程，该站址位于浦城工业区，气候潮湿，变电站站址地貌为丘陵，地质构造属于中性或酸性土壤地区，电阻率可以取400n.m左右。还有个容易忽视的问题，有时候站址土壤电阻率测量完后由于站址区域整体规划建设等外界原因，原有场地被开挖或回填，有可能改变了测量时的土壤构成，从而改变了土壤电阻率。这种情况虽然不是很普遍，但一旦发生，对设计影响很大，很有必要重新测量土壤电阻率。所以即便是电气专业设计，也必须关注现场场地的变化。
3接地材料
以往变电站接地网大部分仍采用以热镀锌扁钢、角钢或钢管为主要接地体，特点是投资少，但钢材料腐蚀较快，特别是采用普通电焊的连接处由于破坏了镀锌层，腐蚀更快。钢接地体每年平均腐蚀0.1mm，以50X5的热镀锌扁钢为例，理论上热镀锌钢接地装置寿命可达30年。但实际上由于钢材存在点蚀，而点蚀速度比年平均腐蚀率高几倍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据多个地区供电部门的反馈情况来看，埋于地中的镀锌钢接地体一般在5～10年就能腐蚀严重，需要进行全站接地网改造，做法就是开挖站内场地、站内道路重新敷设接地网，代价非常大，而开挖过程势必破坏设备的接地，也会造成一定的安全隐患。近年来铜接地方案逐渐被推广采用，铜做接地材料的特点是耐腐性能高，且导电性远高于钢材。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的110—150，使用寿命在40年以上。但使用纯铜做地网材质，地网的造价高昂，且施工难度较高，故可采用新型材料即铜镀钢（或镀铜钢绞线）替代纯铜。镀铜钢相对纯铜而言，价格较为低廉，容易打入地下，同时具备钢的硬度和铜的高导电性和耐腐性。与铜材料相比，可以节约大量的有色金属材料资源。在选择镀铜钢材料时应注意镀铜工艺以保证铜层是以分子形式附着到高强度钢心上，而且铜皮不破裂或脱落。铜镀钢接地体与铜一样，在搭接处采用放热焊接，采用放热焊接可保证接头处良好的导电性和抗腐蚀性。在设计时应将这些要求明确指出。上面谈到覆铜材料具有很多优点，在经济条件允许的情况下，接地网应优先采用覆铜材料，尤其是遇到地下水对钢结构具有较重的腐蚀性的情况。但在部分郊区，或者偏远地区变电站，供电部门对一次性投资更为敏感，偏向采用镀锌扁钢。设计应根据不同地区情况作经济技术分析。
4变电站降阻措施
4.1变电站接地电阻
就变电站运行的实际情况来看，电气接地设计相关规范中明确指出，电力系统中多元化的接地装置的电阻值应当具有高度的可靠性和准确性，并以规范中的标准值为目标，来开展变电站的电网设计工作。就实际情况来看，接地网的电阻主要由接地引线电阻、接地体本身电阻以及接地体表面与土壤的接触电阻等组成，其中接地引线电阻的阻值与引线的几何尺寸和材质之间存在着密切的联系，其主要是指接地电体至设备接地母线之间引线本身的电阻。而接地体表面与土壤的接触电阻的阻值具有一定的特殊性，与土壤性质、颗粒、含水量以及土壤与接地体的基础面积和接触紧密程度之间都存在着密切的联系，并且土壤含水量的多少直接决定着散流电阻的实际大小。总的来看，变电站接地电阻中，接触电阻以及散流电阻直接决定着变电站接地电阻值大小。
4.2接地装置设计的常用措施。
常用措施一般有如下9种，它们均有成功经验，在工程中可以根据具体情况进行选择。①采取不等间距布置来均衡地网电位；②电位隔离；③利用地质钻孔埋设长垂直接地极；④水平接地带换土与加降阻剂交替使用；⑤长垂直接地极加降阻剂；⑥利用地下水的降阻作用；⑦引外接地；⑧所内超深井接地；⑨利用架空地线杆塔接地系统。
4.3变电站的进线段保护
进线段是指距离变电站1～2km左右的进线线路，进线段由于临近变电站，所以也经常容易受到雷电波侵扰，变电站的雷电波侵扰主要体现在侵入波，一般变电站进线段保护通过限制侵入波的陡度和雷电流来降低线路残压。对于变电站的进线段，当没有装设避雷线时，应及时进行设备的装设。此外，考虑到进线段除了受到雷电波侵扰外，还可能受到线路的冲击电晕影响，应适当提升线路的耐雷水平，通过进线波阻抗来降低进线段内绕击和反击形成侵入波的概率，波阻抗的增大还有利于雷电流的降低。
结束语
综上所述，变电站电气，其运行安全性非常重要。在这其中，接地网起着至关重要的作用。接地网一定程度上能够为站内的各种各样的电气设备提供一个公共参考地。同时，如果某时发生系统故障，接地网能够迅速地安全地排泄掉故障产生的电流。而且，接地网还可以降低站内的地电位升。我们可以说，接地网的相关的接地性能的好坏是可以直接地关系到全部的站内工作人员其人身安全的，目前的接地网的设计，没有进步，仍然是传统的方法，这就使得变电站的一次主接地网，关于它的设计工作和实际的安全运行之间，逐渐凸显矛盾，并变得非常突出。我们需要设计出一种全新的，安全的，并且更为科学有效的接地网的方法。
参考文献：
[1]李润良.探究中压电网系统接地实用技术.[J].中国电力出版社2017.14.354.
[2]高金良.浅谈发变电站接地网安全性能分析.[J].中国电力.2017.03.45.
论文作者:卢晓芳
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：变电站论文; 土壤论文; 电阻率论文; 电阻论文; 线段论文; 站内论文; 电气论文; 《建筑模拟》2018年第29期论文;