摘要：本文主要对变电站接地系统应用进行分析和了解。电力系统的接地问题是一个看似简单、而实际上却非常复杂又至关重要的问题，它直接关系到人身及设备的安全。为了正确应用接地技术，提高电网防雷击，避免短路电流造成人员伤害，有必要对电网接地技术进行深入的研究。
关键词：变电站；接地系统；分类；作用
引言
接地系统对于维护电力系统的安全可靠运行以及保障电气设备与运行人员安全有着至关重要的意义。所谓接地就是将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，提供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位。就其功能而言主要分为：工作接地、保护接地和防雷接地。一个良好的接地系统是这三者的统一，可以在短路故障电流或雷击等大电流冲击入地时及时抑制接地网的地电位升高，将电流顺利由接地体引入地下，确保站内工作人员和电气设备的安全。
一、接地系统的基本概念
接地，比较直观的就是接大地。实际上，接地是一个系统级的概念，接大地已经不能清晰地描述系统接地的概念了。为了清楚表达接地的概念，可以引用亨利.奥特的定义：“接地是为电流返回其源提供的低阻抗通道”。从工程实用观点来看就是在线路或电气设备发生接地故障时为故障电流流回电源提供一条低电阻路径。因此，接地就是把电气系统、电路或设备与大地连接，或者与范围广泛且能用来代替大地的等效金属导体连接。其目的在于确定与之相连接的导体电位并使之大致维持在大地电位或维持在代替大地的等效金属导体的电位，以便传导电流来往于大地或等效金属导体之间。
接地的目的主要是防止人身触电伤亡、保证电力系统正常运行、保护输电线路和变配电设备以及用电设备绝缘免遭损坏；预防火灾、防止雷击损坏设备和防止静电放电的危害等。接地的作用主要是利用接地极把故障电流或雷电流快速自如地泄放进大地土壤中，以达到保护人身安全和电气设备安全的目的。
二、接地系统分类
1.工作接地
为了满足电力系统或电气设备的运行要求，而将电力系统的某一点进行接地，称为工作接地，如电力系统的中性点接地、电力系统中性经消弧线圈接地、在直流系统中还包括相线接地等。工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位。这个基准电位一般设定为零，该基准电位可以设为电路系统中的某一点、一段或一块等，当该基准电位与大地连接时，视为相对的零电位。工作接地的接地线是电气设备工作回路的一个组成部分，其作用是稳定电网对地电位，从而可使对地绝缘降低，如发电机或变压器的中性点接地。其功能是保证电力系统在正常及故障情况下具有适当的运行条件，保证电力设备绝缘所需的工作条件和保证继电保护及自动装置的正常工作。
2.防雷接地
为了防止雷电过电压对人身或设备产生危害而设置的过电压保护设备的接地，称为防雷接地，如避雷针、避雷器的接地。防雷接地的作用是被雷电电流引入大地。建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器。在架空输电线路的设计中，防雷设计是决定输电线路可靠性的一个重要因素。随着电网的发展，由于雷击输电线路引起的事故也日益增多，尤其在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的变电站跳闸开率导致事故率更高，这将给社会带来巨大的经济损失。接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此没有合理而良好的接地系统是不可能可靠接地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。
3.保护接地
保护接地是指电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来，以防止该部分在故障情况下突然带电而对人体造成伤害的接地方式。在电力系统中，由于电气装置绝缘老化、磨损或被过电压击穿等原因，都会使原来不带电的部分带电，或者使带低压电的部分带上高压电，这些意外的不正常带电将会引起电气设备损坏和人身触电伤亡事故。为了避免事故，通常采用保护接地的防护措施。保护接地适用于电源中性点不接地或经阻抗接地的系统。对于电源中性点直接接地的农村低电压电网和由城市公用配电变压器供电的低压用户，由于不便于统一管理，为了避免接地与保护接零混用而引起事故，所以也应采用保护接地方式。
三、接地系统的理论基础
利用边界积分方程法作为接地研究的理论基础，进而开展一系列的计算，包括接地电阻、跨步电势及接触电势值的计算，特别适合计算基于分块均匀土壤介质中复杂的接地系统，并根据计算结果提出相应满足设计要求的方案，其原理的实际应用案例己有研究及论证。边界积分方程用于计算变电站接地系统主要基于以下步骤：
恒定电流场的电位Ψ满足拉普拉斯方程：▽2Ψ=0
及边界条件：Ψ=Ψ0在接地导体表面
设接地体表面上任一点尸的电流密度为δP，把整个大地看成是一个均匀媒介，并设均匀媒介的电阻率为ρ0，把媒介分界面条件用一个等效源来等效，并设分界面上任意一点Q的等效电流密度为δQ，则可得任意一点M的电位为：
其中S包括接地体表面和媒介分界面，δ包括接地体表面的电流密度和媒介分界面上的等效电流密度，r（M，N）为M点到N点之间的距离。
四、变电站接地系统的选型及作用
变电站接地系统一般采用网格状型式布置，对于一些土壤电阻高，接地电阻不易降到规程要求的许可值，或者由于地理环境限制，无法大面积敷设接地网的变电站，近些年来出现了一种新型的接地型式，如深井压力灌注式、电解地极等型式、复合接地网等型式。网格状接地装置，又可分为孔地网、方孔地网、不等间距地网、等间距地网。35kv及以下中性点不接地的变电站接地网，如果接地电阻能满足要求，一般推荐采用长孔地网，以节约钢材，降低造价。考虑到方孔地网具有较好的均压性能，110kv及以上变电站一遍采用方孔地网。
防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地可同时利用建筑物的基础钢筋作为接地极。对于信息系统接地，推荐采用共用接地系统。当建筑物遭受到雷击时，电力系统的电压和电子设备工作接地的电压同时上升，保持了设备的工作电压不变，是微电子设备在雷击时能正常工作。共用接地系统通常利用建筑物的基础作接地极，其接地电阻一般在1Ω以下，如有设备对接地电阻值的要求会更低，应取其最小值。
变电站接地网主要是以工作接地、防雷接地为主要目的，对于二次设备则主要是以屏蔽接地为主。变电站接地系统不仅是要满足工频短路电流的要求，还要满足雷电冲击电流的要求。变电站接地网的主要功能是流散短路故障电流和引流雷电冲击电流以确保电气设备和人身安全，对变电站的安全稳定运行至关重要。
结束语
作为经济发展前头兵的电网建设，也进入快速发展阶段，安全对于电网来说是至关重要的。电网接地是维护电网安全可靠运行，保障设备和运行检修人员安全的重要措施之一。因而电力系统的接地问题现在受到了高度的重视，特别是对新建变电站接地的要求越来越高。
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论文作者:潘家豪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：电流论文; 变电站论文; 系统论文; 电位论文; 电力系统论文; 大地论文; 电网论文; 《基层建设》2019年第16期论文;