摘要：本文首先介绍了大型变电站接地网设计的要点，然后从各方面分析了大型变电站接地网设计，最后探讨了大型变电站接地网试验分析技术。
关键词：接地网；设计；试验分析技术
在电力系统中，变电站发挥着非常重要的作用，尤其是大型变电站，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。变电站能否正常运行，是影响电力供应质量的重要因数。因此，完善变电站接地网的设计方法，改进施工方案，可以充分发挥接地网的功能，保障变电站处于安全运行状态。
1大型变电站接地网设计的要点
①接地装置的电阻主要与接地装置的面积有关，加在地网上的2—3m的垂直接地极，对减小接地电阻的作用不大，一般仅在避雷器、避雷针（线）等处作加强集中接地散泄雷电流用，或为稳定地网在中间或外缘设置几个垂直接地极。②接地装置的网孔大于16个，接地电阻减小很慢；对大型接地网，网孔个数也不宜大于32个。过分增加均压带根数并不能无限制地减小最大接触系数，实验研究最大接触系数最多只能减小到0.1～0.15。所以应采用不等间距分格法设计的接地装置。③在小面积地网内，采用置换或化学方法改善接地体附近的高土壤电阻率，对减小接触电阻有效果，对减小接地电阻作用不大。④接地装置的四角做成圆弧形可以显著改善接地网外直角处的跨步电势。四周也要采用不均匀风格并逐步向四周外加深接地体的埋设深度，一般为1.0～1.6m。
2接地材料的选择
埋在土壤中的金属随着时间的流逝将被腐蚀，选择接地材料时要考虑导体的热稳定性、在土壤中的腐蚀情况、导电性能及价格等因素。
2.1热稳定性
导体材料允许最高温度及熔点温度愈高，热稳定性能愈好，铜的短时最高允许温度为300℃，熔点为1083℃；钢的短时最高允许温度为400℃，熔点为1550℃，因此钢的热稳定性更好。
2.2在土壤中的腐蚀率
土壤对金属的腐蚀，属于电化学腐蚀的范畴，比电解质腐蚀更复杂，由于腐蚀的作用导体直径不断减小，接地网的热稳定性能及导电性能都会降低，超过一定的年限导体就会被腐蚀断裂。镀锌钢在土壤中的腐蚀率为铜的2～3倍，可见铜的耐腐蚀比较好。
2.3导电性
短路电流经接地网导体流散到土壤中时，因导体本身电阻的存在，导致接地网各部分电位不相同。而接地网尺寸愈大，土壤电阻率愈低，导体电阻率愈高，各部分导体的电位差就愈大。此外，由于钢的电阻率约为铜电阻率的8倍，在同样大的短路电流作用时，铜的导电性更好。
对接地体的选择应进行技术经济的全面分析比较，一般采用镀锌钢做接地材料比较合适。
3接地网的腐蚀问题
由于地网腐蚀引起的安全事故屡有发生，如接地引下线断开使高压运行设备处于无接地状态、地下主网腐蚀断裂使地网分割成几块、发生接地时使二次设备烧坏等。另外，由于地网属隐蔽工程，埋于地下后不易检查、修复等，因此，从设计的角度应加大对地网腐蚀的调查研究，以便有利于系统的安全运行。
4大型变电站接地网络布划
4.1设置接地网间距
在过去的变电站接地设计中，接地网均压导体都是根据5m、7m、10m等间距开展布置，由于受到端部效应与邻近效应的影响，边角网孔电势比中心网孔电势高，而且随着地网面积与网孔数的增多，其差值也不断增加。在不等距布置的情况下，中部导体泄漏的电流密度会不断增大，可以使得中部导体得以更充分的利用。
4.2布置地网中垂直接地极
由于受到水平接地极屏蔽的影响，使得垂直接地极对地网接地电阻所产生的改善效果较弱，垂直接地极仅仅对一些设备具有增强散流效果的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，除了避雷器、构架避雷针、变压器中性点、除消弧线圈中性点等需要设置垂直接地极以外，还可以在其他的具有一次设备的位置装设。除此之外，还可以在地网边沿一圈中装设一些垂直接地极，这样能够使得散流的效果有效增强。增设垂直接地极相当于扩大了地网的面积，能够使得接地电阻得以有效减小。
4.3接地体的布置
垂直接地体彼此之间的距离必须控制在大约5m左右，顶部埋深最少0.5m、最大0.8m，设计时要注意控制。接地体的同向道路、出入口、距离必须控制在3m以上，如果达不到，就要注意顶部要大于1m、宽度控制在2m以下，材料可以使用沥青砂石。土壤内部的接地装置必须进行连接部分的焊接，并做好防腐处理，保证电气的可靠连接。
4.4土壤电阻率ρ
土壤电阻率ρ是接地网设计时的重要参数，如果ρ过大，则不能满足接地阻抗Z≤2000/IG的要求。故在进行接地网设计时，要考虑所在地的土质和接地网处的土壤电阻率，土壤电阻率ρ的取值应按大型地网的散流模型取平均土壤电阻率。降低土壤电阻率的措施主要有：换土；深埋；外引接地；化学处理；保土等。
5.1工频大电流试验分析技术
工频大电流法是一种广泛应用于大型变电站接地网测试的技术方法，也称为“电压一电流表法”。在具体的操作中，技术人员通常需要应用380V隔离变压器作为供电电源，对电网AB相进行供电，再换向为BA相供电，以此消除工频干扰，并获取电压，同时，对接地网中注入电流，通过对电压电流值的换算，计算出变电站接地网中的电阻及其他参数。
应用工频大电流法对大型变电站接地网进行测试的操作较为复杂，在具体的操作中，应遵循如下流程。（1）采用“三角形法”布置电流电压极，并保证A=B=3D，同时，电流和电压的夹角a=30°。（2）采用“对角测量法”，分别对接地体的三个角度点测量点电压进行测量，得到电压值Uab、Uca和Ubc，同时获取三点上的电流值Ia、Ic和Ib。（3）应用公式“（Ubc2+Uca2+Uab2-3U2）／（Ia2+Ic2+Ib2—3I2）计算被测变电站接地网上的电阻，式中，U和I分别为干扰电压和干扰电流值。
5.2夹角补偿试验分析技术
夹角补偿试验分析法是大型变电站接地网测试中的常用技术。在具体的测试中，技术人员利用布极位置的偏移、电压极与电流极与接地网之间的夹角作为测量参照指标，对变电站接地网的接地电阻进行测试。
夹角补偿测试操作流程：（1）假定大型变电站接地极半径为a，接地极为G，电压极和电流极分别为P和C，电流I从G点流入，C点流出。（2）G、P两点在接地极G点作用下，形成电位差U1，而G、P两点在电流极C点作用下，形成的电位差为U2。（3）G、P两点的被测电压值U=U1+U2，而接地电阻值R=U／I。
5.3阻频特性试验分析技术
阻频特性试验分析技术也是一种广泛应用在大型变电站接地网测试中的技术。该技术可用于220kV以上大型变电站接地网电阻的测试，效果十分突出。
阻频特性测试操作流程：（1）采用“电压一电流表法”，测试变电站电网上的干扰电压，并计算出干扰频率。在具体的测量中，多在40～l28HZ之内，测量多次频率，得到电网上的多个阻抗。（2）运用DSP数字信号分析仪，对测试数据进行计算、分析，并采用逐次逼近曲线拟合得到阻频特性曲线。（3）利用上述数据，直接在曲线上插值计算得出工频接地阻抗Z和电网的纯接地电阻R。
6结语
接地网是保证变电站正常运行的重要基础，只有对设计接地网的方案进行改进，并控制好施工质量，采用正确的方法进行施工，才能保证接地网充分发挥作用。总而言之，在对接地网进行设计以及施工时，应考虑变电站的实际条件，确保设计方案以及施工方案具备可行性；同时要在实际工作中不断总结设计经验以及施工经验，积极研究相关的设计理论，从而使接地网的建设水平得以提高，改善接地效果，为变电站稳定运行提供条件。
参考文献：
[1]叶云琴．浅谈变电站接地网设计[J]．沿海企业与科技.2008．
[2]伊立挺．变电站接地网优化与改造[J].科技资讯．2009
论文作者:潘俊锐1,刘星2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：变电站论文; 电阻率论文; 电流论文; 土壤论文; 电阻论文; 电压论文; 导体论文; 《电力设备》2017年第26期论文;