110kV变电站接地网的优化设计

110kV变电站接地网的优化设计

发表时间：2019-08-28T14:15:32.687Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：魏澜

[导读] 摘要：在国家电网建设过程中，变电站是其重要的组成部分，变电站作为电力系统的枢纽，其接地网的设计运行对于电力系统的健康运行和变电站工作人员的人身安全起着至关重要的作用。

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摘要：在国家电网建设过程中，变电站是其重要的组成部分，变电站作为电力系统的枢纽，其接地网的设计运行对于电力系统的健康运行和变电站工作人员的人身安全起着至关重要的作用。但是，在实际的110kV 变电站接地网的设计运行，还存在着一些问题影响着变电站接地网抗干扰能力，为此，我们需要对此进行有效的优化处理，从而使接地网抗干扰能力变强，更能满足在任何环境下都安全稳定运行的要求。基于此，本文将对110kv变电站接地网的优化设计进行详细的分析和探究，希望能给需要的人士提供一定的参考价值。

关键词：110kv变电站；接地网；设计优化

人们的生活越来越离不开对于电能的使用，为了电力输送的安全，同时也为了建立高效且应用能力更强的电力系统，推动电力行业健康发展，我们就需要不断的对电力系统中110kv变电站接地网进行优化设计。接地网是变电站可靠运行的有力保障，其作为变电站内的重要系统，是可以提高整个变电站防雷性能的，同时也可以保护和维持变电站正常运行，接地网若是能够被优化设计，将可以提升其安全性与可靠性，进而保障变电站设备与工作人员的人身安全，更能保证整个电力系统的健康运行。

1、变电站接地网的重要性及影响其安全性的因素

变电站接地网作为变电站内输送电力的重要系统，它对于设计的需求是非常大的，需要满足不同安全规范的要求，并且还要建立一个具有低阻抗对地通道的接地系统。接地网的设计若是良好，将可以使整个变电站中防雷接地、保护接地和工作接地三者进行有机统一。为此，优化变电站的接地网，将使其同时做到防雷、保护及工作的要求，且满足一、二次系统电磁兼容的要求，对于提高变电站弱电设备的抗干扰能力有着积极的作用。优化接地网设计还可以提高变电站的地网技术水平，保证变电站内的一次设备、二次设备和微机自控装置的安全稳定运行。

造成接地网不能正常运行的因素有很多，其中组主要的因素是接地网电阻过大，影响接地网电阻的因素主要有以下几个方面：a.施工工艺。施工和人员焊接铜网时焊接不实或者漏焊，使铜网连接不牢固，形成"表面是大型地网，实际是支离破碎"的局面，根本无法达到预期应有的效果。另外，接地网焊接完成后，地沟的回填也要注意，加水夯实，否则就会人为造成土质疏松、导电性能差等情况。b.地理位置。我国幅员辽阔，地形、地质各有不同。即使是在相同的施工条件下，不同的地理位置也会造成接地电阻不尽相同。随着时间的推移，土壤的盐碱度会对接地网造成不同程度的腐蚀，从而影响导电性能。c.季节气候。季节气候的不同也会对接地网造成不同程度的影响。冬春季风力较大，空气干燥，降水较少，土壤含水量严重下降，同样会使接地电阻增大。d.测量方法。工程技术人员不能严格按照施工要求进行地阻测量，就无法得到真实的接地电阻数值。另外，测量仪表的精准度也是导致地阻示值偏差的重要原因之一。

2、变电站接地网优化措施

首先，扩大地网面积。此法是降低地网接地电阻最为有效的措施，然而，随着面积的增大，电流密度的不均匀性也在增加，降阻的效果逐渐趋于饱和，当地网面积增大到一定程度时，效果明显减弱，因而在高土壤电阻率地区建变电站，采用这一方法，通常不能达到接地电阻的要求此外，增大地网面积亦会大大增加投资，且受到可占地面积的限制，特别是在城区建变电站，由于城区用地的缺乏，变电站周围常有住宅、公建等设施，只能保证最起码的安全距离，因此，这一方法大都无法采用。故这个方法在郊区变电站等站区周围不适于规划建设其他建筑设施的地方可以尝试使用。

其次，增设接地体。这是通过增设水平接地体加装并深埋垂直接地体而达到降阻目的，目前在高土壤电阻率地区接地设计中被广泛采用。然而，尽管水平接地体能在一定程度上减小接地极附近的电流密度，但由于相互之间的屏蔽作用而使效果受到影响加装并深埋垂直接地体，从减小冲击接地电阻来看，通常有一定的效果，但从降低地网工频电阻来看，效果甚微此外，在下层土坡电阻率较低的情况下，采用加装垂直接地体的效果是显著的，相反，当下层土坡电阻率较大时，长垂直接地体几乎没有什么效果。

再次，采用降阻剂或局部换土。该法可降低地网附近的土坡电阻率，并可在一定程度上降低土坡与接地体间的接触电阻，但无论是均匀土坡，还是平双层土坡，这一措施对地网的接地电阻降低作用是较小的，且降阻剂对接地体的腐蚀效应亦是一个十分令人头痛的问题据调查，采用降阻剂降阻处理的接地网大都出现了不同程度的腐蚀。例如，某变电站接地网采用降阻剂降阻，在地网运行后不到两个月的时间里，接地体已出现严重腐蚀现象，因而现在工程设计单位在考虑变电站地网降阻措施时已基本上不采用降阻剂。

最后，层接地网。110kV 变电站的所址场地标高应考虑高于 50 年一遇洪水位，并高于城市规划道路的道路标高。综合这 2 个因素，有的变电站要将现有场地填高 2-3m。填土层多为塘渣、煤渣、砾石等，土壤电阻率较高，在 300-1000Ω?m 左右，而原土层的土壤电阻率较低，在 30-150Ω?m 左右。出现这种情况时，可在原土层内敷设一个下层接地网。由于存在屏蔽效应，为节省钢材及施工费用，该层接地网宜采用长孔方式，其孔距按 10m左右布置。另外在填土层内也敷设一个上层接地网，可起均压、降低接触电势和接地电阻的作用，对于场地填高不大或填土土壤电阻率不高的情况，可不必设双层地网。

3、影响变电站接地网优化的因素

在优化变电站接地网时，应注意以下四个因素，从而真正实现接地网的升级优化，保证变电站接地装置的正常运转，保障工作人员人身和变电站内设备安全、维护电力系统可靠运行。

第一，注意土壤电阻率的准确性。在接地网设计中，提供的土壤电阻率要准确，否则将造成设计的误差。为保证电阻率的准确性，要求勘测时最好能采用 2 种以上方法（如温纳法、接地摇表法和电流电压法），对所测结果相互对照，测量期间严格按照有关规范执行。另外，要充分重视变电站岩土工程勘察报告，分析比较每个变电站的实际地质情况，以求找到土壤电阻率较低的位置和地层。在设计中，不要硬套埋深 0.8m，而是因地制宜，将水平网埋深在土壤电阻率较低的土层里或加长垂直接地极穿入该土层，以获得较好的接地效果。

第二，注意接地施工应提前进行。接地网施工应提前到站址平整前进行，减小接地电阻的有效方法之一是在原土层实施的。有条件的填土层尽可能采用电阻率较低的土质。

第三，注意接地体的选择。接地网导体的截面满足一定大小后，若再增加导体的截面则只会增加钢材的用量，但导体截面的大小应能承受入地电流的热效应和大地腐蚀作用。水平接地体一般选择 50mm×5mm 镀锌扁钢，垂直接地体一般选择50mm×50mm×5mm 镀锌角钢。