摘要：现阶段，随着经济的发展，电网建设规模越来越完善。其中，特高压系统具有电能容量大、电压等级高的特性，其安全隐患大，一旦发生故障，不仅会影响电能的正常输送，而且容易损坏电气设备，造成经济损失。要使特压变电站安全稳定的运行，就必须做好接地系统的设计。本文结合特高压变电站自身的运行特性，分析变电站站址的周围环境和电路情况，采取合理科学的设计方案，完成对特高压变电站接地系统的优化和完善，充分发挥其作用。
关键词：特高压；变电站；接地系统
引言
目前，特高压变电站是高电压的变电站，对电网的安全运行起到了重要的作用。特高压变电站中，500千伏变电站是被普遍使用的。在特高压变电站中，接地系统是重要的部分，文章探讨了特高压变电站接地系统的设计。
1特高压变电站短路电流分析
由于特高压变电站的电能容量大、电压等级高，接地系统一旦发生故障，所引起的瞬间短路电流非常大。有专家认为，需要进一步的提高变电站系统的地电位。我国特高压变电站主要采用光缆通信线路，并在此基础上尽量使用沥青混凝土铺设地面，以此提高接触电压。正常工作中电缆线路绝缘层的耐受值为2kv，实验表明，二次电缆接地时会提升40％的地电位，即使电缆线路绝缘层的耐受值将达到5kv，因此可将变电站系统原来承受的2kv提升到5kv，由于处在承受的最大电压下，必须高度警惕通信线路对变电站系统的影响，以防造成电位升过高的问题。特高压变电站接地电阻和短路电流的关系密切，经过对晋东南变电站线路实验分析可知，当变电站接地电阻减小，其短路电流的分流系数会增大，即其入地短路电流越多。短路电流和接地电阻呈反比关系，所以接地电阻和入地电流是决定变电站系统地电位升的两大因素。因此在分析特压变电站短路电流时必须重视裕度问题。
2特高压变电站接地系统设计
2.1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，需要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。
2.2深垂直接地级降低接触电压的效果
特高压变电站接地系统的设计需要考虑土壤的导电性、厚度；在此情况下，通过合理的布置垂直地级，可以有效地降低特高压变电站的接地电阻，减小变电站的接触电阻，并明显地降低跨步电压和接触电压，达到地表均压的效果。不同垂直接地极布置方案对地网接地电阻、接触电压和跨步电压的影响计算结果。
由于垂直地级的长度与特高压变电站的整体占地面积比值小，会造成降阻不均，但是连续增加接地电阻的长度会对降低接触电阻的效果不明显，原因在于随着地极的增加，其对最大接触电压的降低效果趋于饱和。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过增加深垂直接地极能够明显的降低变电站的接触电压、跨步电压。其原因在于垂直地极起到了地表均压的作用。但是变电站仍需铺设高阻层，以更好地保障人身安全。
2.3水平接地网的均压优化布置
由于冻土会降低接地系统的安全性，且一年四季的土壤模型有所不同，但是接地系统只能按一种方案布置，因此只能采用比较分析来确定最佳方案。即分析融冻季节的优化设计在冰冻季节的安全性以及冰冻季节的优化设计在融冻季节的安全性。通过综合两种情况来确立最佳方案。接地网的优化设计就是在已有的接地系统基础上，通过调整水平接地网中接地导体的布置电阻、电压达标，即得到最优压缩比。通过比较融冻季节接地网优化压缩比和不优化值，冰冻季节接地网的优化压缩比和不优化值；融冻季节的优化设计冰冻季节的接地电阻、最大接触电压、跨步电压，冰冻季节的优化设计在融冻季节的接地电阻、接触电压、跨度电压的值。可知在优化设置后，接地系统的安全性得到大大的改善，并得到接地网按照冰冻季节的最优压缩比进行设计时，在融冻季节接地系统的安全性也有所改善。综上所述，采用冰冻季节的最优压缩比最佳。
2.4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。
结语
综上所述，以上就是我个人见解。特高压变电站接地系统的优化设计对于保障变电站系统的安全有着极为重要的作用。上文结合了对特高压变电站的土壤、短路电流、分流系数和接地电阻的分析，在此基础上，通过对同模型下可行性方案的比较，提出合理的接地系统最佳设计方案。减小安全事故，降低经济损失，在保证特高压变电站正常运行的前提下，进一步提高变电站的安全性能，为我国的电气发展提供良好的前提条件。
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论文作者:李宏鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
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