摘要：在电力系统规模大小日益扩大的影响下，目前变电站中接地系统在设计方面的复杂性越来越高。并且，变电站的接地系统设计是否合理将会对设备的安全性、人身安全性等产生直接影响。就此，本次研究以简要阐述变电站在接地设计上的必要性作为切入点，进而分析其设计原则、接地电阻构成情况、降阻措施等，最后对变电站中的防雷措施进行深入研究。
关键词：接地设计；防雷措施；变电站
变电站的接地包含了多方面的接地工作，例如雷电保护接地、保护接地以及工作接地。其中雷电保护接地是为了雷电保护装置可将雷电流泻放入大地而设置的接地。保护接地是为了电力装置中的多个配件（如线路杆塔、金属外壳以及配电装置构架等）而设置的接地，因为绝缘受损则可带电，通过设置接地来确保人身安全、设备安全。工作接地是为了保证电力系统中电气装置的顺利运行而设置的接地[1]。要确保变电站的安全，不仅要对变电站中的接地阻抗严格要求，还需多其他相关因素严格要求，例如转移电位危害、接触电位差、跨步电位差、使用寿命以及地网结构等。
1.分析变电站中接地设计的重要意义
接地设置属于避雷技术中的一个重要环节，无论是何种形式的类，均是借由接地装置而泄入大地中。所以，若变电站中的接地装置缺乏合理性，则难以保障防雷有效性。就避雷而言，接地装置就是对接闪器以及大地之间进行良好电气连接所应用的装置，该装置可将接闪器所接收到的雷电迅速的泄入大地，使雷电与大地中的异种电荷进行中和。变电站接地网所连接的接地设置有多个，其中包括了维修所设置的临时接地、计算机监控系统设备接地、通信、电缆屏蔽接地、低压用电系统接地以及高低压电气设备接地线等[2]。接地电阻若过大，易导致地电位在电力系统接地故障、大电流入地等时刻出现异常现象。接地网网格设计若缺乏合理性，易导致接地系统出现电位不均的现象，接地系统局部电位一旦超出了安全值上限，将会威胁到运行人员的人身安全，同时可能会受到反击影响，使得低压设备、二次设备、电缆绝缘等受到损坏，进而导致其他设备中由于高压窜入出现拒动以及误动等不良情况，例如保护设备、保护系统以及变电站监控等，引起事故，对社会、对经济等产生严重影响。
2.分析变电站中接地设计的原则
在接地设计中，因为变电站中，各个级别电压母线在接地故障上的电流日益上涨，所以十分难以实现R≤2000/I的目标。接地电阻值不再限定为0.5Ω，可适当放松至5Ω，属于现阶段实行标准和过去所用接地规程中最为突出的差异。然而，要放宽接地电阻值也具有一定的要求，比如为了预防转移电位导致的危害而采取多种隔离措施等[3]。另外，考虑到短路电流的非周期分量影响，接地网电位在上升期间，对于3～10kV的避雷器，不应动作，或是在动作之后不应损坏，采取相应的均压措施，同时对接触电位差、跨步电位差等进行验算，在施工完成后，还需对电位的分布曲线采取相应的测量工作、绘制工作。
3.分析变电站中接地电阻构成情况、降阻措施
（1）接地引线电阻指的是设备接地母线与接地体之间的引线电阻，该引线的电阻值与两方面相关，分别是引线几何尺寸、引线材质。
（2）与接地体电阻值相关的因素有多个，分别有电阻几何尺寸、电阻材质、接地体几何尺寸、接地体材质。
（3）接地体表面和土壤之间接触电阻阻值的相关因素有多个，分别有接触紧密程度、接地体与土壤之间的接触面积、土壤含水量、土壤颗粒、土壤性质等。
（4）散流电阻指的是接地体起至20米远处扩散电流而路过路径的土壤电阻，其主要与土壤含水量相关。
（5）垂直接地体埋置深度的最佳位置需要满足2个条件，一是散流电阻可深入的最大深度，二是散流电阻容易到达的位置。在选取垂直接地体的深度时，应对三维地网加以考虑，三维地网指的是接地网的接地网等值半径、垂直接地体埋置深度等在同一个数量级上。
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（6）一般情况下，在接地体的设计中均是在地中打入多个垂直接地体，使其与水平接地体相并联后形成接地体组。因为各个单一接地体的埋置间距通常仅有接地体本身长度的2倍，而电流在此时流入单一的接地体，其将会受到相互限制而使电流流散受到一定的妨碍，进而加大了单一接地体的电阻值，此种电流流散影响现象叫做屏蔽作用[4]。
（7）化学降阻剂在变电站中的应用。化学降阻剂的原理分析：其是接地体在液态环境下由外侧土壤中渗出，并在数分钟的固化后，起到散流电极的效果。
4.关于测量变电站的接地电阻
接地网是不是合格主要取决于其电阻值大小，但接地网电阻所应用的测量方法、测量设备也会对测量结果产生一定的影响，在接地网电阻的测量过程中，接地棒、辅助接地体所应用的布置法有2种。
就测量大型地网电阻而言，宜采用电流电压测量法，通过三角形布置法来布置接地棒、辅助接地体等构件，通过接地体的接地电阻应控制在10Ω以内。其中，接地装置所通过的电流应在30A以上，电源电压则选择65～220V的交流工频电压，在测量期间，应用低电压的安全性较高，另外电压表表计应选择内阻较高的，从而达到减少支路分流作用的目的。
在地网电阻检测中应用该检测方法，可使接地电阻不被测量范围所制约，其除了适合在测量系统高于110KV的接地网接地电阻中应用，还适合在测量自动化系统的接地电阻中应用，并且该测量方法所测得的结果准确性较高。
5.分析变电站中的几个防雷技术
（1）避雷器
目前国内所应用的避雷器以金属氧化物避雷器为主，通过避雷器降低入侵到变电所中的雷电波，使其符合电气装置对于绝缘强度的要求。
（2）避雷线/避雷针
雷击仅能借由拦截引导的方法转变入地路径。接闪器有2种，一是避雷线，二是避雷针。大型变电站一般2种接闪器均应用，有的还将两种结合使用，而小型变电站通常是应用避雷针。
（3）接地线
变电站中所设置的接地线有3种，分别为分接地线、等电位连接板、主接地线。在防雷装置中，接地线多为扁钢、圆钢等，接地线两端则根据规定搭接长度进行焊接，从而连接电。在变电站中，防雷接地的电阻值应控制在1Ω以内。
（4）浪涌抑制器
该防雷技术是通过防雷端子以及过压保护等，优化电气设备本身的防护效果，从而避免电子元件以及电气设备等被击坏。若电源防雷模块在雷击事故时被损坏，后台的监控机中可显示出其状态。
6.分析变电站中弱电设备的防雷措施
①通过应用多分支的接地引下线减小雷电流；②应用特殊屏蔽材料优化屏蔽；③改善泄流系统结构，降低引下线对于弱电设备的感应能力，使屏蔽网可充分发挥其作用；④电源入口处需要安装限制过压装置以外，信号线接入处也需要相应的限压装置；⑤各进出控制室应应用屏蔽电缆，而屏蔽层则应用一个共用的接地网；⑥控制室、通讯室等处设置等电位，各电气设备外科都应连接等电位汇流排。
结论
接地技术属于一门综合性极强的学科技术，因此在日后的工作中，应对接地技术不断研究、不断探索，从而使变电站的接地技术日益完善。
参考资料
[1]高玉波.浅谈变电站接地设计及防雷技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009(04):143.
[2]郭春晓.浅谈变电站的防雷接地设计[J].南方论刊.2009(S2):57-58.
论文作者:张君凯,窦明川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：变电站论文; 电阻论文; 防雷论文; 电位论文; 接地线论文; 装置论文; 测量论文; 《基层建设》2019年第32期论文;