变电站接地网优化设计
变电站接地网优化设计
１ ９ ５ ２ ０ ６ ２ １
计算接地网工频接地参数时 ， 需要 同时考虑导体 向大 地的漏 电流， 导体轴向电流在导体 内电阻和 自感上产生 的
压降以及在其它导体上产生的互感 压降。如图 ｌ 所示 ， 以 个简单的田字形接地网为例。接地网的短路电流从一个 边角节点入地 ， 并假设每段导体 的漏 电流集 中在导体 中点
摘
要： 在不等 电位 数学模型下 ， 以网内最大接触 电压差 为 目标 函数 ， 使用接 地网工频 参数计算 软
件得到了一种均匀土壤结构下接 地网导体最优布置方案 。优化结果 表明 ， Ｄ． ６ １ ９７中给 出的接 与 ＩＴ２ ． ９ ／ １ 地网不等间距 布置相 比较 ， 障电流入地点处导体得 到了充 分利用 ， 故 相应地 减小 了边 缘导 体泄漏 电流 ， 改善了土壤 表面的电位分布 ， 接地系统的安全性得到 明显提高。 使
＝
Ｏ ｒ ｍ维列向量， ］， 为接地网注入电流。
由于每段导体漏电流会在所有导体表面上产生 电位， 则第＿ 『 段导体上的总电位为
， 互尺 ＝
式中 尺 称为 自电阻， 尺 称为互电阻。采用点匹配矩量法将 （ ） ３ 式写成矩阵的形式 ， 有： 则
＝脚
（） ３
（） ４ （） ５
式 中Ｚ、 ｉ ０Ｍ ． 和
分别为网络变成 ２ 条支路后 ， ｎ 每条支路导体的内阻抗、 自感和不 同导体 间的 外
互感 为人地 电流的频率 引。对图 １ 所示电路列出节点电压方程
＝
（） ２
【 ， ， 】， 维列向量， 为第 ｆ …，： ｎ 段导体的中点， ＝ ＋， ＋ …，： 】ｍ维列向 。 【 ： ＋ ， 。 ， 量， ＋ ， ｎ． 为第 ＋ 个节点的电位；＝ ，， ， ， ｒｎ 『 ， ［。 ２…， ］， 维列向 ， ， ＾ 量， 是第 ｌ 段导体的漏电流； ＝ ，，， ， ［ ｏ… ０ ０
110kV变电站接地网的优化设计探讨
110kV变电站接地网的优化设计探讨摘要：本文首先对变电站接地网作了简单介绍，介绍了接地网的设计原则。
然后分析了110kV变电站接地网存在的问题：阻值变大；接地网与设备引线存在薄弱环节；工作人员的操作不当问题；电网设计方法不能满足接地的需要。
最后对110kV变电站接地网的优化设计进行了探讨，以供参考。
关键词：变电站接地网；设计原则；存在问题；优化设计变电站接地网设计需要满足不同安全规范的要求，良好的接地网是整个变电站中防雷接地、保护接地和工作接地三者的统一。
优化变电站的接地网，使其不仅能满足防雷、保护及工作的要求，而且满足一、二次系统电磁兼容的要求，有效提高变电站弱电设备的抗干扰能力，具有重要的意义。
1 变电站接地网的设计原则接地网是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称。
它广泛应用在电力、建筑、计算机，工矿企业、通讯等众多行业之中，起着安全防护、屏蔽等作用。
接地网有大有小，有的非常复杂庞大，也有的只由一个接地极构成，一般根据需要来设计。
变电站接地网设计时要遵循以下原则：接地装置的设计在保证人身安全、设备安全及运营可靠性的基础上，应尽可能减少投资。
通常情况下，利用建筑物低级钢筋或其他可借助利用的金属物接地，辅以人工接地体，形成闭环形接地网络。
综合接地系统的施工应充分考虑接地引出线穿越地下车站结构底板时的防水问题。
在设计接地网基地电阻时主要考虑因素是接地网的面积。
在特殊部位，一般要采取加强集中接地的方式来实现接地，以有效减小接地电阻。
大型接地网网孔数量一般控制在32个以内，过多的设置均压带根数试验表明其减小最大接触系数的效果方面也是有限的，还受到经济性的影响。
小面积接地网可采用置换法来改善电阻率。
接地网的埋深一般控制在0.6米到0.8米之间。
降阻剂应采用物理降阻剂，禁止采用化学降阻剂。
2 110KV变电站接地网存在的问题2.1 阻值变大阻值变大是指变电站的接地网在运行过程中由于土壤或者相关物质，导致所接触的电阻变大。
变电站接地网优化设计
变电站接地网优化设计摘要本文针对变电站接地网的优化设计进行讨论，旨在提高接地网的接地性能和可靠性。
首先介绍了接地网的作用，然后分析了目前接地网存在的问题，包括地电位差大、接地电阻高、接地网的布置不合理等因素。
接着，本文提出了一些优化设计的措施，比如增加接地极的数量、加密接地极之间的连接、采用更优的接地材料等，以提高接地网的接地性能。
最后，文章对接地网的运行和维护进行了简要介绍，为实际操作提供了参考。
引言接地网是变电站电气设备中的重要组成部分，它主要起到保护人身安全和电气设备的作用。
接地网的优化设计对于保证变电站的安全运行、缩短停电时间、提高电网运行质量等方面都具有重要意义。
因此，接地网优化设计是变电站电气设备建设和运行中不可忽视的一环，也是实现安全、稳定、可靠运行的重要保障之一。
接地网的作用接地网是将电气设备接地的一个重要组成部分，它的主要作用如下：1.保护人身安全。
在电气事故中，接地网可以将漏电电流引至地面，避免对人身产生危害。
同时，接地网也可以保护电气设备，避免因为漏电电流过大而导致设备的损坏和停电。
2.提高电气设备的可靠性。
接地网可以对设备进行静电放电和雷电保护，避免因为外界环境影响导致电气设备受损，进而影响电力系统的可靠性。
3.接地电阻的监测。
接地电阻是接地网的重要指标之一，通过对接地电阻的实时监测，可以及时发现和处理接地网中的问题，提高运行可靠性。
接地网存在的问题接地网作为电气设备的保护系统，存在较多的问题，如下：1.地电位差过大。
地电位差是接地网的重要指标之一，指的是在不同地点测量到的地电位差异。
通常，地电位差应小于0.5V，若过大则可能损害电气设备，对人身产生危害。
2.接地电阻过高。
接地电阻是指接地网与地之间的电阻值，相当于接地网的电阻。
接地电阻过高会使得接地网的接地性能下降，应小于10欧。
过高的接地电阻可能导致漏电流过大，使电气设备不能正常运行。
3.接地网布置不合理。
接地网的布置与安装方式直接影响其接地效果和可靠性。
紧凑化布置变电站接地网的设计与优化
紧凑化布置变电站接地网的设计与优化摘要:变电站接地系统的设计是维护电力系统安全可靠运行、保障运行维护人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。
本文根据变电站区域地质资料并结合工程设计经验，提出切实可行的接地方案。
并对跨步电压、接触电势不满足区域的处理方案进行对比，避免了常规、粗犷的接地网设计。
关键词：变电站；电气主接地网一、工程概况及计算原始数据1、工程概况变电站安装3台50MVA三绕组有载调压变压器，电压等级为110/35/10kV。
站区围墙内南北向总长52.5m，东西总长36.2m。
主体建筑是一座二层的配电装置楼，采用“一”字型南北布置。
主变压器布置在户外。
2、地质情况根据《岩土工程勘察报告》，站内设计标高176.1m为场地最低点，最低点以下1.5～2.5m厚土层为站址原状素地层填土，以粉土为主。
底层3.6m～4.2m为粉细砂，砂粉成分为长石、石英等，含云母碎屑。
层底埋深10.7m～11.5m为粉质粘土,3.90～14.80m为中粗砂。
拟建场地地基土对混凝土结构及混凝土中的钢筋及钢结构具有微腐蚀性。
3、计算原始数据主变参数：电压比为110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV，短路阻抗为UdⅠ-Ⅱ%=10.5；UdⅠ-Ⅲ% =17.5；UdⅡ-Ⅲ% =6.5。
根据《岩土工程勘察报告》，本工程土壤电阻率为200Ω?m。
二、接地网截面的计算接地导体截面应根据热稳定条件进行选择，未考虑腐蚀时，接地导体的最小截面应符合下式：采用镀铜扁钢，C值取119（DL/T1312-2013中20%相对导电率，最大允许温度700℃）,Sg≥ = × =26.3mm2三、主接地网材料的选择国家电网基建〔2012〕386号文，变电站接地材料的选型要充分考虑土壤的腐蚀状况。
户内变电站接地材料应与建筑物使用寿命相匹配。
户外变电站接地材料使用寿命达到40年。
综上所述，本工程主接地网材料可采用30mm×4mm铜覆钢或采用50mm×4mm的镀锌扁钢。
特高压变电站接地优化设计
特高压变电站接地优化设计摘要：随着我国特高压电网建设的不断推进，“八交八直”的特高压电网框架逐步形成，大量的特高压变电站也将投产运行。
特高压系统的电压等级高、容量大，因此接地短路电流将相当大。
为保证电力系统的安全可靠运行，对接地系统的要求将更加严格。
特高压变电站接地系统的设计应充分考虑特高压电网的特点，在满足安全和经济的原则上对接地设计不断优化。
关键词：特高压；变电站；设计引言电力设备能够正常的运行，保证工作人员的人身安全，接地装置是非常关键的设备。
近年来，电力行业发展较快，提升了电力系统电压等级和容量，如果发生故障问题，不仅通过接地网流散的电流会不断地上升，接地网电位也会增加，接地网本身是一种不外露的工作，再加上人们对于该问题不是很重视，接地网施工本身不细致，测量缺乏准确性等原因，从而导致各种事故的发生，系统不能正常的运行，甚至会造成设备受到损坏。
接地系统优化设计的目的就是合理地布置接地网中的水平导体，根据导体泄漏电流密度分布、土壤表层电位分布情况，进一步地发挥导体的价值性作用，从而有效降低接触电位差和跨步电位差，对人身及设备的安全更具有保障性作用。
根据工程的具体情况，电力系统如果为安全运行状态下，能够有效减少接地网工程费用和造价，因此，对变电站接地网设计时运用的接地网设计方案更为经济、合理。
1接地设计原则(1)保护接地接至变电站接地网的站用变压器的低压侧，采用TN系统，且低压侧电气装置应采用保护等电位联结系统。
(2)采用扁钢与二次电缆屏蔽层并联敷设。
扁铜应至少在两端就近与接地网连接。
(3)评估变电站低压侧35kV金属氧化物避雷器吸收能量的安全性。
(4)验算跨步电压和接触电势。
(5)可将接地网的高电位引向厂、站外或将低电位引向厂、站内的设备，但需对转移电位引起危害采取隔离措施。
对于一般变电站来说，例如舟山地区的变电站，由于系统小、电源接入点不多，因此单相短路电流不大。
2特高压变电站接地优化设计2.1土壤电阻率的测量土壤电阻率测试是接地系统设计的基础。
特高压变电站接地优化设计
特高压变电站接地优化设计摘要：接地网的优化设计就是合理布置接地网中的水平导体，得以均匀导体的电流散流密度以及接地网地表的电位分布，提高导体的利用率，更好地确保人身和设备安全。
本文基于特高压变电站接地优化设计展开论述。
关键词：特高压变电站；接地；优化设计引言随着我国特高压电网建设的不断推进，“八交八直”的特高压电网框架逐步形成，大量的特高压变电站也将投产运行。
特高压系统的电压等级高、容量大，因此接地短路电流将相当大。
为保证电力系统的安全可靠运行，对接地系统的要求将更加严格。
特高压变电站接地系统的设计应充分考虑特高压电网的特点，在满足安全和经济的原则上对接地设计不断优化。
1防雷接地特高压交流输电是指交流1000kV及以上电压等级的输电技术，与常规500kV交流输电相比，1000kV交流输电线路自然输送功率为4~5倍，输电距离为2~3倍，输送相同容量时的损耗只有1/3~1/4、走廊宽度只有1/2~1/3，具有大容量、远距离、低损耗、省占地的突出优势。
特高压交流输电线路杆塔的高度和宽度均较超高压输电线路增加较多，因此线路遭雷击的概率也会增加。
通过研究，交流特高压输电线路的防雷保护应以防雷电绕击为主。
采用电气几何模型法等方法对特高压线路的雷击跳闸率进行了计算研究，得出合理的地线保护角，有效降低雷电绕击率。
全线架设双地线，地线保护角取值：双回路线路保护角，在平原丘陵地区不宜大于3°，在山区不宜大于5°；单回路线路保护角，平原丘陵地区不宜大于6°，在山区不宜大于4°；耐张塔地线对跳线保护角，平原单回路不大于6°，山区单回路和双回路不大于0°；变电站2km进出线段地线保护角不宜大于4°，单回路采用三地线方案加强对中相的保护。
2水平接地网分析变电站接地网的埋置很有讲究，不仅要结合要求来布置接地网，还要考虑接地网的布置对工作人员人身安全的影响。
实践证明，特高压变电站接地网应该埋在冻土层以下，通常为地表以下１．０ｍ以下。
变电站接地网安全分析与优化设计 贾楠
变电站接地网安全分析与优化设计贾楠摘要：接地是为了电力系统安全运行而将电力系统及其电气设备的某些部件与地中的接地装置相连接。
接地网是变电站安全运行的重要保证，能够在系统发生故障时将故障电流迅速排泄，限制地电位升高，保证人身及设备安全，其接地性能一直受到设计和生产运行部门的重视。
良好的接地系统可以有效的保护人身安全，使电气设备免受损害，对设计方案进行评价、接地网工程设计具有较好的借鉴价值。
关键词：变电站；接地网；安全分析；优化设计1接地网多维度安全参数分析接地网的优化设计主要是针对接地网中的导体进行合理的优化布置，使得导体的泄漏电流密度趋于均匀，从而使地表电位均匀分布，降低电位梯度达到降低地网的接触电压和跨步电压的目的，既保证人身安全不受威胁又保证了设备的安全。
接地网的安全分析主要指标有接地电阻、接触电压和跨步电压，另外还有与电缆安全性能有关的二次电缆芯线屏蔽层电位差。
但是在以往的接地网安全设计过分地追求接地电阻，忽略了地表电位分布和网内电位差的安全性。
接地网网内电位差会直接影响二次电缆屏蔽层安全，过大的网内电位差将会导致大电流烧毁电缆屏蔽层。
因此本文在以往安全指标基础上探索多维度参数接地网安全性和优化设计。
接地系统的安全设计优化主要受两个方面影响，一是接地系统所在位置的土壤模型，二是设计的接地网模型参数，由于常见的土壤为水平双层分布，因此本文分析以水平双层土壤为基础。
根据不等电位模型计算原理通过Matlab编程，并建立以下三个不同的双层土壤计算模型。
接地导体为钢材，钢的电阻率为1.7×10-7×Ω⋅m，相对磁导率636，导体半径为0.0067m，接地网埋深0.6m，10kA故障电流注入点为B点，接地网布置和计算模型数据如图1所示：模型1：上层土壤电阻率为300Ω⋅m，厚度4m，下层土壤电阻率为600Ω⋅m，地网规模100m×100m，导体间距10m。
模型2：上层土壤电阻率为126Ω⋅m，厚度6m，下层土壤电阻率为720Ω⋅m，地网规模200m×200m，导体间距10m。
110kV兴隆变电站接地网优化改造技术研究
110kV兴隆变电站接地网优化改造技术研究近年来，电力事业得到了快速发展。
然而，随着电力轻量化设备的增多和电力设备的发展，电磁干扰问题也得到了极大的关注。
接地电路是电力系统中用于消除电磁干扰的重要环节。
因此，接地网的设计和优化变得越来越重要。
本文以110kV兴隆变电站为例，研究接地网优化改造技术。
1. 接地网概述接地网系统是电力系统中的重要组成部分之一，也是消除干扰、防止雷电等电力事故的主要手段。
接地网是由接地体（如接地棒、接地网、接地极等）组成的，用于将电气设备和机器的金属外壳和安全保护电路与大地相连。
良好的接地系统可以有效地消除干扰和防止火灾等事故发生。
2. 兴隆变电站现状110kV兴隆变电站是一个较早的变电站，已有20多年的使用历史。
接地系统是在建设初期设计的，存在一些问题。
首先，接地系统的接地电阻过大，无法满足电气设备的要求。
其次，由于连接方式不规范，部分接地体未与大地完全接触，导致安全隐患。
3. 接地网优化改造技术为了改善接地网的性能，必须改变现有的接地网接线方式。
一般来说，接地体应该向下埋深1.5-2m，以确保与大地的良好接触。
由于兴隆变电站中部分接地体未能完全接触大地，因此需要重新安装接地体。
此外，为了减小接地电阻，还可以采用增加接地体的数量、增加接地体长度、提高接地电阻率等方式。
4. 改造方案在接地网的改造中，应根据现场实际情况，制定具体的改造方案。
对于兴隆变电站，可以采取下列方法：（1）重新安装接地体：重新安装接地体并加强固定，确保所有接地体与大地接触良好。
（2）增加接地体：在原有接地体的基础上增加新的接地体，以增加接地体数量。
（3）增加接地体长度：针对原有接地体长度不足或接地电阻过大的情况，可以考虑延长接地体长度，以有效降低接地电阻。
（4）提高接地电阻率：将接地体材料更换为导电率更高的铜材料，以降低接地电阻。
5. 结论接地网是电力系统的重要组成部分，良好的接地系统可以消除干扰，防止火灾等事故发生。
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变电站接地网优化设计
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摘要：接地网等间距布置存在地电位分布不均匀的问题。
在建220 kV 新塘变电站采用了不等间距布置，即从地网边缘到中心，均压导体间距按负指数规律增加。
运用GPC 接地参数计算程序对两种方法进行分析和计算，结果表明接地网优化设计能显著地改善导体的泄漏电流密度分布，使土壤表面的电位分布均匀，提高安全水平，节省钢材和施工费用。
关键词：变电站接地网设计
随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大，因此要确保人身和设备的安全，维护系统的可靠运行，不仅要强调降低接地电阻，还要考虑地网上表面的电位分布。
在以往接地设计中，接地网的均压导体都按3 m
，5 m
，7 m
，10 m
等间距布置，由于端部和邻近效应，地网的边角处泄漏电流远大于中心处，使地电位分布很不均匀，边角网孔电势大大高于中心网孔电势，而且这种差值随地网面积和网孔数的增加而加大。
本文结合在建工程220 kV 新塘变电站的接地网设计，阐释了接地网不等间距布置的方法及其合理性。
1 接地网优化设计的合理性
1.1 改善导体的泄漏电流密度分布
面积为190 m
×170 m
的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10 m
等间距布置和平均10 m
不等间距布置。
沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线。
从此可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%)；对于中部导体③、④、⑤，不等间距
布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。
由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。
1.2 均匀土壤表面的电位分布
不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。
同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。
2)地网面积为190 m
×170 m
；
3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。
1.3 节省大量钢材和施工费用
如果按10 m
等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角
网孔，其值为0.799 kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%。
2 接地网优化设计的方法
在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10 m 左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。
当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。
Lik=L.Sik，
式中
L——地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m；
Lik——第i 段导体长度，m；
Sik——Lik占边长L的百分数。
Sik与i的关系似一负指数曲线
即Sik=b1×e-b2i+b3，
式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：
当7≤k≤14时，当k＞14时，
对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。
3 结论
a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。
b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。
c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。
参考文献
1 解广润.电力系统接地技术［M］.北京：水利电力出版社，1985
2 颜怀梁，陈先禄，李定中.接地计算方法及应用不均
匀网孔改善地网电位分布的计算研究［J］.重庆大学学报，1985(4)
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