变电站接地网优化设计实用版
对于变电站接地网的优化设计
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald67DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.17.067对于变电站接地网的优化设计梁洁 宋佩阳(中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司大连分公司 辽宁大连 116011)摘 要：近年来我国电力系统处于高速发展阶段，保障电力系统的安全运营就成为其中的关键所在。
变电站接地网是整个电力系统中的重要保护环节，优化变电站接地网设计能够有效保障整个电网的安全运营，加强对变电站接地网的优化设计研究有利于电器系统的保护和设备的安全运行。
关键词：电力系统 优化设计 变电站接地网中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)06(b)-0067-02为确保电力系统安全有效的运营，就必须提供安全有效的保护措施，变电站接地网在整个电网保护系统中占有十分重要的组成地位，但是近年来我国接地网事故频发，主要原因就是接地网设计不合理，在造成人员伤亡的同时，也给国家的财产造成了重大损失。
因此，加强变电站接地网优化设计研究就具有十分重要的现实意义。
1 我国变电站接地网存在的问题1.1 接地网运行问题近年来我国电网建设过程中，为了有效提升电网电容量，电压的等级越来越高，这就导致变电站接地网系统故障率越来越大，产生的短路电流也越来越大。
电网系统发生接地短路时主要有两种：一种是经过接地网散入大地的短路电流的最大电流与接地网接地电阻的乘积，电阻值若较大时就会造成变电站接地网的电位升较大；另一种是虽电阻满足接地网需求，但由于设计问题，变电站的局部易产生较高的电位梯度，给设备和人身带来危害。
在接地网的实际运行过程中，由于城市发展建设较快，城市土地寸土寸金，变电站的占地区间向着更小的方向迈进。
这就造成了变电站接地网的面积越来越小，接地电阻越来越高，为保障变电站的人员安全和设备运行，就需要采取多种降阻方式配合来有效降低接地电阻值。
变电站接地方案
变电站接地方案1. 引言在变电站的设计和建设过程中，接地系统是非常重要的一部分。
正确的接地方案能够确保变电站设备的安全运行，防止人身伤害和财产损失。
本文将详细介绍变电站接地方案的设计原则和常用方法。
2. 设计原则变电站接地方案的设计应遵循以下原则：2.1. 保护人员安全变电站是一个高压、高电能的工作场所，为了保护变电站工作人员的安全，接地系统应能有效地将故障电流迅速地引导到地下，避免电击事故的发生。
2.2. 保护设备安全接地系统能够减小设备故障引起的电磁干扰和过电压，保护变电站设备免受损坏。
2.3. 降低接地电阻接地电阻的降低有助于提高电气系统的整体接地效果，减少接地故障和电流扩散。
3. 接地方案设计方法3.1. 地网接地方案地网接地是变电站中最常用的接地方案之一。
它通过将变电站的金属构件连接到一个大型的地网上，使得金属构件和地网之间的电阻接近于零，从而实现良好的接地效果。
地网接地方案具有施工简单、可靠性高的优点。
3.2. 环形接地方案环形接地方案主要适用于局部接地场合。
它通过将变电站的金属构件与一个深埋地下的铜环相连接来实现接地。
铜环的半径和材质都需要根据变电站的具体情况进行设计，以确保良好的接地效果。
3.3. 壁挂式接地方案壁挂式接地方案适用于那些无法满足地网接地要求的场合，如高层建筑和山地等地形复杂的地区。
该方案通过将金属构件连接到建筑物外墙的金属支架上，再将金属支架与地下的金属杆相连接，实现接地效果。
4. 接地系统的设计流程4.1. 确定设计标准根据国家和行业的相关标准，确定变电站接地系统的设计标准，包括接地电阻、电流容量等。
4.2. 场地勘查对变电站所在的实地进行勘查，包括土壤特性、地下水位、地形地貌等，以了解场地条件对接地效果的影响。
4.3. 进行土壤电阻率测试通过土壤电阻率测试，确定土壤的电阻率，并结合实际需求，选择合适的接地方式。
4.4. 进行接地系统的设计和计算根据变电站的负荷电流和土壤电阻率等参数，进行接地系统的设计和计算，包括金属构件的尺寸和布置、接地电阻的计算等。
变电站接地系统优化设计方法刍议
变电站接地系统优化设计方法刍议众所周知，电流接地能够很大程度上保障系统以及输配电过程中的安全，然而由于地面物质材料构造复杂，并且电力系统又有着其特殊的不安全性以及不稳定性，这就使得接地系统的设计方案成了一个重中难点。
但又因为其难度以及重要性，就使得设计出接地系统的优化方案更显得至关重要。
变电站接地系统现状及问题分析近年来，随着我国电力系统的负担的不断增加，需要不断加大输配电力度用以满足相应当下对电力系统的更高要求。
然而，近年来，我国发生的多起由于接地系统引起的电力安全事故引起社会关注，此类电力系统安全事故的发生不仅造成设备的毁坏从而引起了电力系统无法安全运行，更严重的是，此类事故的发展通常会造成严重的人员伤亡及财产损失。
经相关部门以及专家研究，此类接地系统引起的事故最大的原因之一就是在进行接地系统设计过程中对于接地系统的设计考虑不够完善以及设计过程中对于可能出现的问题及相关对策的考虑不足。
另外，城市电网设计运行过程中，由于城市用电需求较大然而城市用地又较为紧张，这就使得城市变电站在建设接地系统时常常需要不断缩小接地网的铺设面积，这就使得接地短路电流进一步加大，对电力系统造成了更大的损害。
另一方面，农村变电站接地系统虽然有着较为宽阔的接地面积，然而由于农村土地多为实用耕地以及相关技术条件的限制，这就造成，当下农村电网接地网络系统的发展也并不完善。
归结上述几个方面，我国变电站接地系统现状不容乐观，主要存在以下一些问题：首先，对于接地系统的载体，接地线的选择使用过程没有做到符合实际情况。
接地线由于大量接地短路电路通过，必然会产生巨大的热效应，而当下大多数接地系统接地线的热容量都不够，也难以做到良好的散热，及其容易造成接地线焚烧造成安全事故。
其次，接地不够到位，主要体现在当下许多接地系统的设计施工过程中，许多主要以及重要设备即零件由于技术水平、工艺水平等各种原因难以做到良好的接地，造成接地系统设计不科学。
高海拔特高压变电站接地网的优化设计
高海拔特高压变电站接地网的优化设计
靳卫俊;黄军荣;黄仕豪;刘军;李文强
【期刊名称】《江西电力》
【年(卷),期】2024(48)2
【摘要】文中阐述了特高压变电站接地系统的特点、接地网络优化模型及降阻措施。
通过某高海拔特高压变电站接地系统的降阻优化实例,选用合适的降阻设计方案,满足安全及可靠性要求,并验证了该方案的可行性,对后续高海拔特高压变电站的地网优化设计具有指导和参考意义。
【总页数】4页(P16-19)
【作者】靳卫俊;黄军荣;黄仕豪;刘军;李文强
【作者单位】国家电网有限公司特高压建设分公司;江西省送变电工程有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TM862
【相关文献】
1.750kV特高压变电站接地网现场测试与分析
2.1 000 kV特高压变电站接地网布置方案分析
3.特高压变电站接地网方案设计
4.变电站特高压接地网现场测试相关问题探究
5.浅谈变电站接地网装置设计要点及优化设计方法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
110kV变电站的接地网与防雷设计
绪论随着近年来电力行业的不断发展，电力系统的供电安全成为一个很重要的问题，然而变电站在电力系统中占有重要位置，故变电站的安全可靠运行的工作就显得十分重要。
变电站接地系统的合理性是直接关系到人身和设备安全的重要问题。
随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计也越来越复杂。
变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。
变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
雷电是影响变电站安全运行的重要因素，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，因此变电所防雷措接地施必须十分可靠。
变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电站的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。
为了防止在避雷针上落雷时对被保护物产生“反击”过电压，避雷针与被保护物之间应保持一定的距离。
变电站内安装使用着各种类型的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此更要注意防雷。
变电站中防雷的主要装置是避雷器，避雷器是一种防雷设备，它对保护电气设备、尤其是变压器起了很大的作用。
一旦出现雷击过电压，避雷器就很快对地导通，将雷电流泄入大地；在雷电流通过后，又很快恢复对地不通状态。
变电站进线段的防护变电站的进线段杆塔上装设一段避雷线，使感应过电压产生在规定的距离以外，侵入的冲击波沿导线走过这一段路程后，波幅值和陡度均将下降，使雷电流能限制在5kV，这对变电站的防雷保护有极大的好处。
对于本次设计，一方面汲取了指导老师的宝贵意见，一方面查阅了相关的文献，并经过自己学习、研究和大量的计算将其完整的做出，但限于设计者的专业水平有限，难免会出现错误和不足之处，热诚希望老师批评指正。
关于110kV变电站接地网设计与降阻优化
关于110kV变电站接地网设计与降阻优化发表时间：2017-01-18T16:22:05.073Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：冯吉徐振颍史雪峰朱满军程晶[导读] 变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。
(1.国网阜阳供电公司安徽阜阳 236000；2.阜阳电力规划设计院有限公司安徽阜阳 236000；3.合肥高迪电力设计有限公司安徽合肥 23000)摘要：变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。
文章对110kV变电站接地网设计的必要性、设计原则、设计方法及降阻优化措施进行了总结和分析，以便更好的提高变电站接地系统的质量。
关键词：110kV变电站；接地网设计；降阻一、110kV变电站接地网设计的必要性接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。
因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。
从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。
接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。
变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。
如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。
二、110kV变电站接地网设计原则由于110kV变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R≤2000/I是非常困难的。
现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，可以根据情况恰当放宽标准，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3～10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏，应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。
变电站地网工程设计方案模版
二、接地电阻降阻方法为了达到降低接地网接地电阻之目的，首先需要从理论上研究降低接地电阻的方法。
由公式R=ρε/C可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，一是增大接地体几何尺寸，以增大接地体的电容C；二是改善地质电学性质，减小地的电阻率ρ和介电系数ε。
接地网是在接地系统的基础，由接地环（网）、接地极（体）和引下线组成，以往常有种误解，把接地环作为接地的主体，很少使用接地体，在接地要求不高或地质条件相当优越的情况下，接地环也能够起到接地的作用，但是通常的情况下，这是不可行的，接地环可以起到辅助接地地作用，主导作用是用接地体来完成的。
决定接地电阻大小的因素很多，下面先来分析一下计算传统地网接地电阻的公式（仅以接地环接地时）。
式中：р（Ω.m）-----土壤电阻率；d(m)------------钢材等效直径；S（m2）---------地网面积；H(m)------------埋设深度；L(m)------------接地极长度(m) ；A---------------形状系数。
式（1）表明，传统的接地方式在土壤电阻率已经确定的情况下，要想达到设计要求的电阻必须有足够的接地面积，要降低接地电阻只有扩大接地面积，每扩大4倍的接地面积，接地电阻会降低一倍。
式（2）、（3）表明，在上述的接地网中，要降低接地电阻的另一个方法是加大接地材料的尺寸，但是耗材太大而且效果并不理想。
以下降低接地电阻的一些常用的合理的方法。
1、增大接地网面积由上面接地电阻的物理概念，大地电阻率ρ和介电系数ε不容易改变，而接地电阻R与接地网电容C成反比：从理论上分析，接地网电容C主要由它的面积尺寸决定，与面积成正比，所以接地网面积与接地电阻成反比。
减小接地网接地电阻，增大接地网面积是可行途径。
一个有多根水平接地体组成的接地网可以近似地看成一块孤立的平板，借用平板接地体接地电阻计算公式，当平板面积增大一倍时，接地电阻减小29.3%。
2、增加垂直接地体依据电容概念，增加垂直接地体可以增大接地网电容。
变电站接地设计及防雷技术(最新版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改变电站接地设计及防雷技术(最新版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes变电站接地设计及防雷技术(最新版)引言变电站接地系统的合理与否是直接关系到人身和设备安全的重要问题。
随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。
变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。
工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。
变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。
1变电站接地设计的必要性接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。
因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。
从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。
接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。
变电站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。
如果接地电阻较大，在发生电力系统接地故障或其他大电流入地时，可能造成地电位异常升高；如果接地网的网格设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，这会给出运行人员的安全带来威胁，还可能因反击对低压或二次设备以及电缆绝缘造成损坏，使高压窜入控制保护系统、变电站监控和保护设备会发生误动、拒动，酿成事故，甚至是扩大事故，由此带来巨大的经济损失和社会影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
YF-ED-J7092
可按资料类型定义编号
Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can
Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.
（示范文稿）
二零XX年XX月XX日
变电站接地网优化设计实
用版
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 2 页
文件名 变电站接地网优化设计实用版 日期 20XX年XX月 版次
1/1
编制人 XXXXXX 审核 XXXXXX 批准
XXXXXX
变电站接地网优化设计实用版
提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全
等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设
备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 3 页
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 4 页
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 5 页
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 6 页
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 7 页
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
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 8 页
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。
安全示范文本 文件编号：YF-ED-J7092
第 9 页
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)