摘要：近年来，随着我国电力系统容量逐渐增加也使短路电流大幅增加，同时当前面临土地资源紧张的情况下使对水力发电厂占地面积提出更高要求，逐渐实现小型化发展，但需要注意的是，在水力发电厂接地网安全设计过程中，接地电阻的要求是设计的一部分，同时还包括其使用寿命，接地网结构，接触电位差等多个方面。
关键词：水力发电厂；接地；设计；问题
1 接地设计中的问题分析及解决措施
低电位值逐渐升高。在当前社会高速发展的过程中，很多变电站和发电厂在建立过程中会选择较高电阻率的土壤，通常当变电阻低于2000/I的范围时，需要综合分析多种技术，能够从一定程度上增加接地电阻，但这种情况下会增加电位差，进一步影响公众用电以及电气设备在运行过程中的安全性和稳定性。从实验结果上来看，通常发电厂的接地网最大电位在实际施工过程中应当控制在5KV的范围内，然而在实际工程设计时一旦存在较大的人地电流值，则需要降低接地电阻，同时对于土壤电阻率较高的情况下，很难将低点位控制在两千伏的范围，因此根据该实验结果，需要尽可能放宽最大电位值。
短路故障过程中低电位的保护。当升高地网的电位值之后，比如引入地电位或者引出高电位，通常情况下会出现在发电厂通信线路以及低压电源中性和金属管道中。
通信线路。为能够更好地保护通信线路，可以采用耐压性较强的变压器，同时应当适度提高低电位数值，能够让电地网高电位与低电位隔离。然而从一定程度上来看，低电位保护法是一种重要的保护措施，实际上是将压敏电阻和相关元器件加入存在低电位的位置，能够更好地实现对不同元器件通电容量的保护。近年来，随着科学技术水平的提升，光纤的应用范围库较大，当设备出现短路问题时会从一定程度上降低通信线路对人体以及相应的机械设备产生伤害。
低压电源的中性线。电站通常会选择架空线路的方式，主要是由于能够从一定程度上防止引出高电位，同时，在接触网外低压电路相对来说是一种好电路。在整个电源应用中中性点在建立过程中，主要是用户处独立接地，而并不属于接地网。
金属管件。在金属管线应用过程中，为防止其受到地往高电位地域的限制，需要将金属管线固定连接在电站的主力网中，同时在连接过程中需要实现多点连接，防止站内区域存在危险电位差，同时还需要以相同方式处理所有与大地接触的电缆。
金属材料。可以通过法兰以及绝缘管连接处增加垫圈和橡皮垫，进一步引出接地网外的金属管道，可以使用法兰螺栓连接绝缘套管，在隔离高电位过程中最少需要使用三种以上的法兰连接。
铁轨。在隔离方法选择时，通常应当选择有铁轨导致的引入低电位或者引出高电位的方法，其中直接将电站内部铁轨拆除，其次在修建铁轨地方时需要根据实际生产需求增加两个绝缘段，保障各绝缘段长度，能够满足电网电位值升高的最大需求。同时为防止电网内部产生的电位差对人体造成影响，需要每隔30米的范围内连接主地网。
电网中的电位差，在设计接地系统时需要综合考虑对于人身以及设备的安全性，尤其需要在接触电势以跨步电势控制过程中做好相应的防护措施。其中，由于自身电感、土壤电阻率以及电阻不均匀是导致地网接地导体产生的主要原因，因此对于电网内部来说普遍存在电位差，因此，在发电厂高压配电装置中可以合理应用防控接地网，进一步强化对不同接地装置故障处理过程中电流集中的变压器中性点。
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2 工程案例分析
我们以某引水式发电站作为研究对象，该发电站是由两个梯级电站共同构成，其中一个电站装机机组属于卧式混流机组，枢纽建筑物主要为左右岸碾压混凝土重力坝，进水压力管以及引水厂房。二级电站机组属于立式混流机组，其枢纽建筑物主要是引水厂房，四孔弧形闸门控制的溢流坝。
在计算接地电阻过程中，首先从系统参数上来看我们假设正序阻抗与负序、零序阻抗相同，且该系统属于无穷大，系统基准容量为100MVA，额定电压为115KV，系统阻抗可以通过115KV断路器开断容量31.5 KA进行反推，则正序、负序以及零序阻抗为0.0159。从发电机组的参数上来看，首先对于一级电站来说，由于其额定容量为1.5MW，电压为6.3 kv，功率因数为0.8，此时发电机次暂态电抗为0.15，因此该发电机的正序，负序电抗标准值为8，对于二级电站来说其额定容量为20MW，电压为10.5KV，功率因数为0.8，发电机次暂态电抗为0.152。因此该发电机的正序。负序以及零序电抗标准值为0.608。在计算正负序网络短路电流过程中，根据这些数据，我们可以得到正、负序网络阻抗图，进一步进行简化，由于单相、两相短路电流以及两相接地短路电流，这三种不平衡电流中单相短路电流是最大的，因此可以计算单相短路电流，并将其作为接地电阻的参考依据。在具体计算中一级电站母线侧24KA，来源于系统单相短路电流其值为1.104KA，发电机侧的单相短路电流为0.648KA，对于二级电站中母线侧115kA，单相短路电流为31.5KA，发电机侧的单相短路电流为1.8 KA。由于一级电站24kv线路没有架设避雷针，因此不需要考虑避雷针分流系数。根据接地装置入地电路电流以及接地电阻的比较所给出的分流系数建议值。当二级电站属于双避雷线，且避雷线为GJ-35型号时，此时可计算一、二级电站入地短路电流分别是1104和21.15KA。计算接地电阻值，由于该水电站单相接地短路电流高于500A，属于接地短路电流系统。根据有关文件显示水电站接地装置中接地电阻应当符合低于2000除以入地短路电流，根据一、二级电站接地电阻分别为1.81和0.0955欧姆。然而，在实际水力发电厂施工时很难达到这接地电阻值。
3 对接地网施工设计的思考
首先从电网设计值的选择上来看，对于一些高土壤电阻率的地区来说，要求接力装置中接地电阻，而对于存在经济技术不合理情况下可适当放宽接地电阻值，使其低于五欧姆，而需要保障满足跨步电位差和接触电位差的相关要求。同时还需要综合分析短路电流非周期分量的影响，将接地装置中高电位引向场外或者低电位引向厂内的设备采取必要的隔离措施。因此，为满足接触电位差和跨步电位差的相关要求，一、二级水电站在设计电阻时可分别放宽到5和0.5欧姆。在实际施工时，实际所测的电阻值仍会高于允许放宽的电阻设计值，因此需要采取有效的降阻措施，比如可以适当补充水下接地网，深井接地，使用降阻剂进行人工降阻或者引入外接地体。其中在上述四种降阻方式中补充水下接地网是一种高效且具有低成本的降阻方式。然而无论是采取哪种方式进行降阻，都需要测量电站的跨步电位差和接触电位差，以检测是否符合计算要求，确保电站设备能够实现安全稳定运行。
4 小结
在当前水力发电厂接地网设计时，需要根据该范围内的技术条件采取相应措施，能够降低电阻，采取高性价比的方式设计接地网，同时还需要综合运用新技术，新材料，接地技术是一种综合技术，涵盖多种学科，在今后工作中还需要针对接地体进行深入探究，不断优化改进能够使水力发电设备实现安全稳定运行。
参考文献
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【2】高宏伟, 郭玉龙, 李震. 火力发电厂施工中存在的问题与策略研究[J]. 工程建设与设计, 2017(12):186-187.
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论文作者:韦建平
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
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