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摘要：本文首先对变电站接地网作了简单介绍，介绍了接地网的设计原则。然后分析了110kV变电站接地网存在的问题：阻值变大；接地网与设备引线存在薄弱环节；工作人员的操作不当问题；电网设计方法不能满足接地的需要。最后对110kV变电站接地网的优化设计进行了探讨，以供参考。
关键词：变电站接地网；设计原则；存在问题；优化设计
变电站接地网设计需要满足不同安全规范的要求，良好的接地网是整个变电站中防雷接地、保护接地和工作接地三者的统一。优化变电站的接地网，使其不仅能满足防雷、保护及工作的要求，而且满足一、二次系统电磁兼容的要求，有效提高变电站弱电设备的抗干扰能力，具有重要的意义。
1 变电站接地网的设计原则
接地网是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称。它广泛应用在电力、建筑、计算机，工矿企业、通讯等众多行业之中，起着安全防护、屏蔽等作用。接地网有大有小，有的非常复杂庞大，也有的只由一个接地极构成，一般根据需要来设计。
变电站接地网设计时要遵循以下原则：接地装置的设计在保证人身安全、设备安全及运营可靠性的基础上，应尽可能减少投资。通常情况下，利用建筑物低级钢筋或其他可借助利用的金属物接地，辅以人工接地体，形成闭环形接地网络。综合接地系统的施工应充分考虑接地引出线穿越地下车站结构底板时的防水问题。在设计接地网基地电阻时主要考虑因素是接地网的面积。在特殊部位，一般要采取加强集中接地的方式来实现接地，以有效减小接地电阻。大型接地网网孔数量一般控制在32个以内，过多的设置均压带根数试验表明其减小最大接触系数的效果方面也是有限的，还受到经济性的影响。小面积接地网可采用置换法来改善电阻率。接地网的埋深一般控制在0.6米到0.8米之间。降阻剂应采用物理降阻剂，禁止采用化学降阻剂。
2 110KV变电站接地网存在的问题
2.1 阻值变大
阻值变大是指变电站的接地网在运行过程中由于土壤或者相关物质，导致所接触的电阻变大。由于各个地区的土质情况不同，阻值的变化幅度也会有所差异，但是其对于接地网运行的危害是不能忽视的，一旦阻值变大就会引发工频接地短路和雷击等问题，严重威胁变电站的运行安全。此外，接地网材料同土壤长期接触也容易产生锈蚀和破损等现象，进而诱发其他的接地故障。
2.2 接地网与设备引线存在薄弱环节
在110kV变电站接地网的连接过程中，接地网与设备引线之间的连接问题是影响接地质量的重要因素。在接地网连接时，即使各项指标已经达到了相关的变电运行要求，但是由于设备导线接触问题处理不当，也会引发接地故障。这类问题通常表现为地网焊接不良、接头不合格等。这种情况下，接地网在运行过程中的有效截面就会减小，形成短路。
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2.3 工作人员的操作不当问题
在变电站接入电网时总会出现各种各样的问题，有时由于工作人员的疏忽，在没全面检查变电站各种基础设施和供电设备时就接入了电网之中，这样不仅是对工作的不负责任，而且也是对自己的生命和其他工作人员生命极其不负责任的现象，一旦接入了电网，那么就会有源源不断的电力输送到变电站当中去，如果变电站中的设备不足以承受住这样的电力，或者变电站中的设备出现问题，这些情况都会导致电力在变电站中发生重大的电力事故，事故对变电站和变电站中工作人员的安全都会产生重大的影响，直接或间接造成的损失不可估量，变电站发生事故也会对用该变电站的用户和企业单位造成影响，要知道当今生活大部都是需要电力来维持使用的，离开了电力就会全部陷入瘫痪之中，间接的损失那也是相当大的。
2.4 电网设计方法不能满足接地的需要
为了规范变电站的接地网的设计，国家专门规定了相关的接地标准，但是这些方法只能对均匀土壤中的规则接地网的接地参数进行计算，对于土壤或者接地网结构比较复杂的情况只能借助计算机来进行数值计算。但是随着电力系统和变电站规模的变大，特别是容量比较大的变电站，占地面积比较大，其电气设备分布比较分散，当发生故障时电流注入点的位置不同，使接地网的电位不同，传统的电网设计方法已经不能满足这种电气系统接地的需要。
3 110KV变电站接地网优化设计
3.1 接地网均压优化设计
接地网优化设计是对接地网中的水平导体进行合理化的布置，使导体漏电密度均匀，也使地表电位均匀分布，降低接地网的跨步电压和接触电压。在一般的接地设计中，常常采用导体等间距的方法，这使接地电阻存在过大，而边角网孔的接触电压比网孔中心的接触电压高。使用不等间距布置接地网，不但能够在地网故障中将电流集中到变压器中，还能够集中布置避雷器和集中接地装置，使变电站接地网的防雷性能、安全性及抗干扰性能得到提高。不等间距布置接地网的原理在于：根据接地网的屏蔽性，确定中间稀、四周密且不等距的接地导体布置方法，是接地导体得到充分利用。
除此之外，还可以铺设均压带，对于大型变电站而言，通常利用在网内铺设由等间距的接地体组成的均压带进行均压；有些小型地网考虑到接地网对中间部分导体的屏蔽效应，则采用中间稀、四周密的不等间距排列方法进行均压。敷设砾石或沥青。在变电站地面铺设一层15cm的砾石或者沥青，对于控制变电站内的跨步电压具有良好的效果。对特高压变电站，接地网边沿按压缩比为0.7设计接地体间距，接地网中间按20m 等间距布置接地体，并在圆弧角处采用均压环，此方案也具有较好的均压效果。
3.2 采用新型二次电缆与等电位联结保护装置
变电站发生工频短路电流或雷电流入地时会造成接地网局部电位升高对二次电缆形成地电位干扰，采用一种多功能组合式二次电缆防雷与等电位保护装置。它由上、下两部分金属材料组成的封闭式管道、法兰、左右连接螺栓及螺母、上下连接螺栓及螺母、等电位联结、防鼠防火阻断层构成，具有防雷电火花穿越、防感应雷过电压、防鼠防火及等电位联结等功能。该装置可分段上、下拆装，便于扩建与检修，具有防雷屏蔽感效果好、结构简单、适用范围广、安全可靠的优点。
3.3 电力电缆的优化
从高压变电站或开关站进入电站的控制、仪器、继电保护和遥测的多导体电缆通常有总体屏蔽。为了将这些电缆上的高频暂态电压降低至最低水平，屏蔽应在两端接地，最好在中间部分多点接地。为了降低屏蔽层的电流，应与屏蔽电缆并排布置一根坚固的接地导体，并与变电站和电站接地网连接。为了限制变电站接地故障时两个接地网之间的电位差，发电厂和变电站也应采用粗接地导体多点连接在一起。在发电厂和变电站接地网之间电位差高的地方，电位差实际施加在电缆绝缘上，因此应仔细选择厂、站之间的控制电缆的绝缘水平，可以采用较高绝缘强度的控制电缆。
4 结语
变电站接地网的设计应用关系到电网的安全运行，因此在设计时要遵循一定的原则。在实践中由于实际条件的复杂性，110kV变电站接地网存在着诸多问题，因此有必要采取有效措施，对110kV变电站接地网的设计进行优化，逐步提高接地网的技术水平，从而达到提高变电站运行安全性和可靠性的目的。
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[6]郭秀勇，贺辉，周羽生，等.110kV变电站接地网的优化设计[J].电力建设，2009（6）：48-50.
论文作者:沈珩桁
论文发表刊物:《河南电力》2019年1期
论文发表时间:2019/8/30
标签：变电站论文; 导体论文; 电位论文; 优化设计论文; 间距论文; 电缆论文; 屏蔽论文; 《河南电力》2019年1期论文;