变电所接地设计

浅谈变电所接地设计
【摘要】本文主要针对某市变电所接地设计方面的一些基本概念进行阐述，并结合具体工程设计，提出了一些安全、可靠、切实可行的做法，以利于变电所的安全运行。

【关键词】变电所；接地电阻；短路电流
【 abstract 】 this article mainly aims at the design of city substation grounding some basic concepts is expounded, combined with a specific engineering design, and put forward some safe, reliable, practical and feasible practice, so as to facilitate the safe operation of the substation.
【 keywords 】 substation; grounding resistance;
short-circuit current
中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：
0、引言
接地网的重要性能就是保证人员的安全及机械的正常运行，但是接地工作很容易令人忽视，因为它是一项隐蔽工程，平时不被人所关注，对它的测定仅仅凭借观察电阻测量的数据。

随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。

因此,接地问题越来越受到重视。

变电所地网因其在安全中的重要地位，一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。

另外，在设计及施工时也不易控制，这也是工程建设中的难点之一。

因此，为保证电力系统的安全运行，如何降低接地工程造价，本文
从设计的角度谈谈变电所接地设计中的有关问题。

一、关于接地电阻
1、《电力设备接地设计技术规程》( sdj8 － 79) 中对接地电阻值有具体的规定，一般不大于 0. 5ω。

在高土壤电阻率地区，当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时，大接地短路电流系统接地电阻允许达到 5ω，但应采取措施，如防止高电位外引采取的电位隔离措施，验算接触电势，跨步电压等。

根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高不超过2000v 进行控制，其次以接地电阻不大于 0.5ω和 5ω进行要求。

因此，人们普遍认为，110kv 及以上变电所中，接地电阻值小于 0. 5ω即认为合格，大于 0. 5ω就是不合格，不管短路电流有多大都不必采取措施，这是不合理的。

2、接地短路电流分析
当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流会通过三种途径流入系统接地中。

①经架空地线－杆塔系统;②经设备接地引下线，地网流入本站内变压器中性点;③经地网入地后通过大地流回系统中性点。

而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。

所以，正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计地网有着很大的影响。

2.1 架空地线系统的影响
对于有效接地系统 110kv 以上变电所，线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。

当发生接地短路时，很大一部分短路电流
经架空地线系统分流，因此，在计算时，应考虑该部分分流作用，发生接地故障时，总的短路电流是一定的，只要增大架空地线的分流电流，就可减小入地短路电流，因此，降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个分支。

架空地线采用良导体，正确利用架空地线系统分流，将使地网的设计条件更为有利。

2.2入地短路电流分析
入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流，再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。

如此计算，入地短路电流值相对比较小。

由于接地电阻允许值 r≤2000i，所以接地电阻相应的允许值就比较大，设计也容易满足。

另外，对于一个给定的地网，其接地电阻也基本确定:从r≈0. 5
ρ / s 可知，对实际的接地网面积减少有很大影响。

3、正确分析短路电流
《交流电气装置的接地》(dl/t621-1997)中对接地电阻值有具体的规定，一般情况下规定通常不大于0.5ω。

在高土壤电阻率地区，当要求接地装置做到规定的接地电阻在技术经济上很不合理时，大接地短路电流系统接地电阻可以为r≤5ω，必须采取相应措施，如防止高电位外引、均压设计、验算接触电势、跨步电压等。

根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高不超过2kv进行控制，其次以接地电阻不大于 0.5ω和5ω进行设计。

实际中，人们往往认为，接地电阻测量值小于0.5ω即为合格，大于0.5ω就是不合格，而没有认清其背后的机理，忽视短路电流的大
小，这是不恰当的。

4、接地装置的设计
4.1土壤电阻程度的检查是获得地质环境，进而进行接地工作的前提，所以要求非常准确的数字，但实际情况下这个数字并不能满足人的要求，因为检查手段和技术还不能令人满意，数字并不具有代表性，一些取样点过于密集或者太少，都造成无法概括多变和复杂的地形。

所以应该多取点，参照有关《设计手册》等相关的文件，选用一个与特殊地形相匹配的方法来进行检查，缩小误差。

4.2 接地网布置根据地网接地电阻的估算公式:r≈0.5ρ/s 式中ρ-土壤电阻率(ω·m),s-接地网面积(m2)r-地网接地电阻(ω)地网面积一旦确定,其接地电阻也就基本一定,因此,在地网布置设计时,应充分利用变电所的全部可利用面积,如果地网面积不增加,其接地电阻是很难减小的。

4.3 垂直接地极的作用在110kv变电所中, 一般采用水平接地线为主,带有垂直接地极的复合型地网。

根据 r=0.5ρ/s 可知,接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。

理论分析和试验证明,面积为 30×30m2~100×100m2的水平地网中附加长 2.5m,40mm的垂直接地极若干,其接地电阻仅下降 2.8～8%。

但是,垂直接地极对冲击散流作用较好。

4.4 地网均压网的设计根据设计规程规定, 当包括地网外围 4根接地线在内的均压带总根数在18 根以下时, 宜采用长孔接地网。

5、关于接地引下线
当发生接地短路时，首先通过接地电流的就是设备接地引下线，在我国八十年代的设计中，往往只取引下线的截面为主网截面的一半，这很不合理。

5.1 接地线截面的热稳定校验根据热稳定条件，接地线的最小截面应符合下式要求s≥igt/c 式中：s———接地线的最小截面mm2；ig———流过接地线的短路电流稳定值a；c———材料热稳定系数（钢c=70）；t———短路等效持续时间s。

对于引下线可按上式校验，对于主网，考虑主网的分流作用，可按上式的0.7倍考虑。

关于短路等效持续时间的取值问题，也是近年来引起争论的问题之一。

t 值取值的合理与否，对材料使用量有较大的影响。

目前各类变电所保护配置不同，是否考虑主保护失灵，采用后备保护动作时间，以及主保护拒动与接地短路同时发生的概率等，都是值得探讨的问题。

参照有关方面的规定及专题研究，建议对于220kv 变电所，取 t=1.0s。

其次，主网的截面略小些也比较合理，这也是合理设计地网的一种措施。

5.2 接地引下线设计应注意的几个问题
5.2.1接地引下线应就近入地，并以最短的距离与地中的主网相连。

设备引下线不应与电缆沟中的通长扁钢连接，因其敷设于电缆沟内壁表面的混凝土上，不起散流作用。

发生短路时，易造成局部电位升高，引起电缆绝缘破坏等。

5.2.2带有二次回路的电气设备如ct、pt等，为减小接地引下
线的阻抗，保证与主网可靠连接，应采用两根截面相同的，每根都能满足热稳定和腐蚀要求的接地线，在不同的部位与主网连接。

5.2.3加强主控室及弱电系统与地网连接的可靠性。

5.2.4不得使用钢筋混凝土电杆中的予应力钢筋作为主要引下线。

6、结论
在进行变电所的接地设计时,应明确工程项目建设标准、设施作用、设施设计寿命;应充分收集有关资料数据,尽可能进行现场勘察,掌握现场实际情况。

根据工程实际情况选择最经济合理的地网设置方案。

施工完毕后现场进行校验。