摘要：电力作为社会基础公共事业，在人们的生产生活中发挥着重要的作用。近些年，随着生活水平的提高，用电需求量的增大，我国电网规模也越变越大。接地装置作为电力系统中不可缺少的部分，为泄流电流提供了通道，及时将雷击电流或者故障电流引入到大地中，使得系统电位得到稳定。因此，有效的接地系统在电网持续运行过程中起着决定性作用，为系统提供了一个参考地电位。基于近年来预装变电站的快速发展与广泛应用，本文对其接地设计进行详细阐述，同时与常规变电站做对比。
关键词：预装式变电站；接地系统；设计
1引言
随着科技的发展，新技术、新材料和新工艺的出现和应用，我国变电站的建设模式日趋完善。预装式变电站是一种新型电站建设模式，在预制舱与开关设备及二次设备相互融合之后，预装式变电站以其更加快速建立电网的优势，已经在电力行业尤其是新能源领域得到了广泛应用。鉴于此，研究预装式变电站接地系统的相关内容很有必要。
2预装是变电站概述
早期，预装式变电站的典型代表设备为箱变，进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，但应用并不广泛，到90年代末期，特别是农网改造工程启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区。在国内，35kV、10kV预装式变电站已在工程中得到广泛应用，集装箱式SVG设备、集装式直流熔冰设备、集装式光伏逆变器等中也应用广泛。2013年国家电网公司开展了新一代智能变电站示范工程建设，提出“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。按此原则，在新一代智能化变电站中，几乎看不到任何建筑物，取而代之的是预制舱式组合设备。在国家电网公司的新一代智能变电站示范工程中，重庆大石220kV变电站和湖北未来城110kV变电站为AIS变电站，均采用了预制舱式组合设备。新一代智能变电站的建设，对于预制舱式组合设备的应用积累了宝贵的经验，积极引导国内设备制造企业开展设备研制和技术创新。2014年以来，国内相关设备厂家开始试水预装式变电站，在电站建设整个推进的过程中，西安西电高压开关有限责任公司的预装式变电站迅速占领市场，建立了绝对的优势，其预装式变电站的设计方案及设备广泛应用于新能源领域（光伏、风电、用户站）110kV及以下电站的建设。
3常规变电站接地设计要点
3.1水平接地网分析
变电站接地网的埋置很有讲究，不仅要结合要求来布置接地网，还要考虑接地网的布置对工作人员人身安全的影响。实践证明，特高压变电站接地网应该埋在冻土层以下，通常为地表以下1.0m以下。确定好位置后，再根据要求均匀地布置导体。根据晋东南特高压变电站的计算结果显示，这样的布置使地电位升小于5KV，为了确保特高压变电站的电气设备安全运行；跨步电压的值远小于其安全限值，因此就算不铺高阻层也可以满足人身安全。但是，接触电压却远超其安全限值，综上所述，需铺设高阻层以保障人身安全。将接地网埋在冻土层以下的原因在于冻土层比较薄，对接地电阻造成的影响小。其中，导体间隔15m，特高压变电站地电位升最佳值为3943V，跨步电压安全限值为520V，高阻层安全限值为460V，为保障人身安全，需设高阻层厚度约为6cm。数据根据各个变电站的实际情况不同而有所改变。
3.2接地系统设计方案
变电站占地面积大，1000KV侧短路点和500KV侧短路点可能会影响接地阻抗，从而影响分流系数值。由于两侧入地电流不同，导致电压分布不同，因此需要逐一分析、比较可行性接地系统设计方案，提出符合实际情况的接地网设计方案。采用优化设计能明显的改善接地系统的电位分布不均，提高接地系统的安全性能，提高电气设备的安全性。以北京西特高压变电站为例，采用均匀布置时，接地网的电阻比不等距时增加2.1%，地电位升与最大接触电势均增加，因此该变电站应采用不均匀地网布置。
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4预装变电站接地
4.1预装站接地设计
预装变电站，具有“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”等特点，是未来变电站建设的发展趋势。与常规变电站相比，其建设周期缩短50%，可节省50-80%占地面积。预装站主接地网设计同常规变电站，其电气接地设计如下：
4.1.1舱体接地
预制舱在设计时底架外部焊接4个接地点，通过接地螺栓连接的镀锌扁钢接至大地深处，与主接地网焊接。
4.1.2舱内设备接地
工作接地：主变压器通过中性点直接接地。
保护接地：在预制舱墙体内离活动地板250mm高处暗敷舱内接地干线，接地干线上设置若干临时接地端子，舱内接地干线与舱外主地网采用多点连接，通常不少于4处，连接点处设置明显的二次接地标识。预制舱底板上设置槽钢作为屏柜安装基础，槽钢位于静电地板下层，沿屏柜布置方向敷设专用接地铜排，将铜排首尾连接，形成闭环回路。铜排搭接长度不小于其宽度的2倍，搭接部位螺栓连接，形成预制舱内二次等电位接地网，并通过铜缆与舱外主接地网一点连接。等电位接地网敷设所用铜排的截面积不小于400mm2，使用500V绝缘子固定在舱体上，保证与舱体绝缘。舱内电气设备的金属骨架通过接地端子与舱体直接焊接，焊接点不少于2个。预制舱内有人操作和巡视的地方设绝缘胶垫或者其他绝缘措施，以保证跨步电压和接触电势的要求。
防雷接地：变电站舱体防雷装置充分利用钢结构屋顶作为接闪器。避雷针、避雷器采用独立的接地线接入全站地网。例如，安装避雷针设备。将避雷针装设在变电站上，能够防止变电站整体遭受雷击侵害，但避雷针的位置要进行合理的选择，尤其是避雷针、接地装置以及配电装置之间的距离，要通过科学计算，使三者能够互补干扰，充分发挥出作用。避雷线的安装可以有效的保护变电站导线进出的部分，这样能够强化对主变压器的保护，防止雷击危害对主变压器造成的损坏，所以，在安装避雷线时其位置的选择最好围绕主变压器，在其附近进行安装，这样的效果最佳。如果变电站使用的是35kV的线路，可以采用全线范围内安全避雷线的方式，降低雷击损害。例如，某35kV电力线路的进出线长达1000m左右，在1000m范围内进行避雷线装设，就能有效控制进出线的安全，降低其遭受雷击对变电所电气设备造成的影响。雷电波的放射是从强到弱的趋势，所以在安装避雷设备后，雷电波的势能会逐渐减弱，但并不代表对变电站电气设备不会造成任何伤害，像变电站中主变压器等自身绝缘能力差的设备，就经常遭受雷电波的损坏，所以，为了降低雷电波的伤害，可以在绝缘能力差的设备安装避雷器加以保护。
4.2预装站接地施工
主接地网在场地平整时开挖敷设，施工过程、技术要求、工艺以及质量控制和常规变电站相同。敷设时土建与电气施工单位密切配合，土建施工时按照接地图纸预留接地引线，引出处露出地面300mm，露出主变基础面500mm。舱内电气设备接地和舱体内部接地在预制舱生产过程中同时完成，预制舱运至现场后通过扁钢与室外接地网相连。所有接地体焊接尽可能保持最大接触面且焊接牢固，搭接长度不低于扁钢宽度的2倍，冷却后至少涂1遍防腐富锌底漆和1遍沥青漆。
5结束语
总之，预装变电站接地设计要和实际情况相结合，其关键是要保证设备安全和人身安全。相比常规变电站，预装变电站主接地网面积减小，成本降低；无主控楼和配电装置楼土建施工，舱内设备接地在工厂内完成，接地施工工期相应缩短。在此基础上可进一步优化设计、保证施工质量，提高接地工程建设的经济性与运行的可靠性。
参考文献
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论文作者:蔺婧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/6
标签：变电站论文; 设备论文; 电位论文; 避雷线论文; 避雷针论文; 系统论文; 舱内论文; 《电力设备》2018年第9期论文;