摘要: 变电站接地装置对电网的安全运行至关重要，本文就变电站接地装置运行优化展开探讨，一起为相关工作起到参考作用。
关键词: 变电站；接地装置的形式；计算
1.实例分析变电站接地装置方案
如下举例某变电站的接地装置的方案:
根据地质专业测量该变电站的土壤电阻率的地质报告可知土壤电阻率测量采用直流对称四极测深法装置，供电电极距采用AB/2=2m、5m、10m、20m、30m、40m，测量电极距MN/2=0.5m，工作中严格按《电力工程物探技术规程》和《直流电法工作规范》进行。
地质报告显示，该站址土壤电阻率值变化较大，站址内土壤电阻率开始随着深度的增加而开始变小。
从场地平整分析，取10m层土壤电阻率分析，本站在场地的土壤电阻率约在254～907Ω•m之间，其平均值约为703Ω•m，取季节系数1.4，该变电站土壤电阻率的计算值为984Ω•m。
2.接地装置电阻值的计算
2.1接地装置最小截面计算
2.1.1 最小截面计算
接地引下线最小截面应大于下值
S≥
＝Imax1＝106.95 mm2
式中：Ig 最大故障点流入接地引下线的电流
C 热稳定系数（钢材取70，铜材取210，铜镀钢取145）
t 主保护动作时间+失灵保护动作时间+断路器动作时间。综合考虑取时间为0.2s。
水平接地体的截面不宜小于接地引下线截面的75%
接地网主体材料截面不应小于S×75%＝80.2 mm2
2.1.2 常规地区防腐计算
按30年验算，热镀锌扁钢腐蚀厚度为30×0.065＝1.95
1）选用设备下引线截面验算
型号-A×B(A为宽度，Ｂ为厚度)，30年后热镀锌扁钢剩余截面
50×（5-1.95）＝152.5（满足要求）
2）选用接地网主体截面验算
型号-A×B(A为宽度，Ｂ为厚度)，30年后热镀锌扁钢剩余截面
50×（5-1.95）＝152.5（满足要求）
2.2土壤电阻率
根据测量变电所内若干点的土壤电阻率结果：
AB/2=2m、5m、10m
AB2=20m、30m
取10m层平均土壤电阻率为变电站的平均土壤电阻率。经加权算法得到变电站的土壤电阻率为703Ω•m，季节系数1.4，所以该变电所计算采用的电阻率为703×1.4=984（Ω•m）。
2.3接地电阻
I=Ih（1－ke1）
=6.93×（1－0.1）
=6.237kA
I=（Imax－Ih）（1－ke2）
=（18.65 －6.93）×（1－0.5）
=5.86kA
取两式中最大值为入地短路电流
I入地=6.237kA
R≤2000/I入地 ＝ 2000/(6.237×1000)
R≤0.321Ω
2.4接触电位差和跨步电位差最大值
ρf=984 Ω•m
T=200ms（失灵保护动作时间）=0.2s
Ut=(174+0.17ρf)/
=(174+0.17×984)/ 
=763.1 V
考虑路面敷设沥青，取ρf ＝5000Ω•m，则Ut=2289.7V
Us=(174+0.7ρf)/
=(174+0.7×984)/
=1929.3V
2.5人工接地极工频接地电阻
（1）水平复合接地网
水平复合接地网采用主边缘闭合的<接地扁钢型号>热镀锌扁钢
接地网总面积S=25116m2
水平接地极总长度L=6166m
水平接地极埋深 h=0.8m
水平接地极d=0.025m
地网主边缘长度L0=634m
0.9775
=2.797
=0.9896
Rn= 
×Re=0.9896×2.797=2.768Ω
2.6接地网表面最大接触电位差
Utmax=Ktmax×Ug
Ktmax=Kd×Kl×Kn×Ks
Kd=0.841－0.225Lgd=0.841－0.225×lg0.025=1.201463
K l=1.0
n＝2×（L/L0）×（L0/4√S）0.5
＝2×（6166/634）×〔634/（4√25116）〕0.5
＝19.45
Kn=0.076+0.776/n=0.076+0.776/19.45
=0.1159
Ks=0.234+0.414lg 
=0.234+0.414lg√25116=1.144
Utmax=1.201463×1.0×0.1159×1.144×Ug
=0.159×Ug
2.7接地网外的地表面最大跨步电位差
Usmax=Ksmax×Ug
0.1×√19.45=0.441
=0.646
=0.287
Usmax=0.287Ug
2.8由接触电位差和跨步电位差反推接地电阻要求值
Utmax=2289.7V
Usmax=1929.3V
(1)Utmax=Ktmax×Ug
Ug=Utmax/Ktmax
=2289.7/0.159
=14401V
R=Ug/I入地=14401/6.237kA= 2.31Ω
(2)Usmax=Ksmax×Ug
Ug=Usmax/Ksmax
=1929.3/0.287=6722V
R=Ug/I入地=6722/6.237kA=1.08Ω
2.9计算结果
本变电站考虑在经常维护的通道、操作机构的四周铺设沥青绝缘地面。根据以上计算，该变电站接地电阻值不能超过接地网外地表面的最大跨步电位差的接地电阻值，即R=1.08Ω，人工接地装置接地电阻计算值为Re= 2.768Ω，本工程要求接地电阻R＜1Ω，不满足交流电气装置的接地规程，所以该变电站需要采取降阻处理。结合变电站及周边地质情况，采取以下措施进行降阻。
方法：使用降阻剂加20m深井方案
降阻剂用量：约7000×12kg/m=84吨
使用降阻剂后Re = 2.768×0.7=1.94Ω
工频接地电阻理论计算值为1.94Ω。根据接触电势与跨步电势计算要求，最大跨步电位差要求的接地电阻不应大于1.08Ω，跨步电势要求的接地电阻不应大于2.768Ω。本站同时需满足电网运行要求变电站接地电阻小于1Ω的值，目前的接地电阻不能满足要求，应进一步采取措施降低接地电阻。
3.其他措施
3.1灌降阻剂深井接地极计算
20m深井接地极（灌降阻剂）采用D100钢管：L = 20m，d= 0.10，灌降阻剂后d1 = 0.15
采用14处灌降阻剂深井接地极，Rc’= 3.29Ω。
除以屏蔽系数0.7后为：4.7Ω。
采用14个灌降阻剂深井接地极后，工频接地电阻为：
Re’ =（1.94 // 4.7） = 1.37Ω。
3.2外延斜井接地网
外延斜井接地网200m，深度在6～7m左右。根据土壤电阻率测定报告，10m处的土壤电阻率平均值为538Ω. M，季节系数1.4，采用的电阻率为753（Ω•m）。
L：接地极的总长度，m。
h：接地极的埋设深度，m。
d：接地极的等效直径，m。
A：接地极的形状系数。
采用3口200m外延斜井接地网后，工频接地电阻为：
6.82//6.82//6.82=2.27Ω
与深井联合后
Rh’ =（1.37 // 2.27） = 0.85Ω。
Rh’＜ 1Ω，满足电网运行要求。
经计算该站考虑采用14口20米深井，加3口200米斜井与主地网并接后，可将接地电阻降至0.85Ω，满足电网运行的要求。
结束语
综上所述，变电站的接地装置要结合实际情况来实施，不断探索和完善装置的合理性和有效性，尤其值得注意的是要加强接地装置的运行维护和定期试验，以保证它健康运行。
参考文献：
[1]杨超.复杂地理条件下变电站接地供电的方法研究[J].通信电源技术,2018,35(06):26-27.
论文作者:董莉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：变电站论文; 电阻率论文; 电阻论文; 土壤论文; 截面论文; 电位差论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第24期论文;