浅论110kV变电站接地网的优化设计 戴馨
变电站接地网设计浅析
水利水电134 2015年3期变电站接地网设计浅析毛育英国网河北临漳县供电公司，河北邯郸 056600摘要：在变电站接地网的优化设计中，其结果受到了很多因素的影响。
除了设计上的因素对接地网地表地位大小的之间影响之外，土壤的不同情况，对于接地网材料的选择不同，都会影响到接地网工作的效率。
例如对于冻土层土壤其电阻率相对比较小，但是对埋设深度的影响比较大，可以通过添加垂直接地极的数量可以取得良好的技术和经济效果。
因此在接地网的设计中，要对周边的水文条件进行详细的勘察，除了具体的技术因素还应当考虑到工程的实际来选择合理的设计和施工方法。
关键词：变电站；接地网；优化设计中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)03-0134-011 接地电网中存在的问题分析为了电网的安全运行，常常在变电站中将电力系统以及电气设备的相关部分和大地中的有效接地装置连接起来。
在电力系统中接地可以分为工作接地、保护接地以及防雷接地，其中工作接地是为了电力系统运行而进行接地；保护接地是为了防止由于设备中过大的电流对人的安全产生危害而进行的接地；防雷接地是为了消除在发生雷击时过大的电流、电压对设备产生的危害，常见的有避雷针、避雷器等接地设备。
为了规范变电站的接地网的设计，国家专门规定了相关的接地标准，但是这些方法只能对均匀土壤中的规则接地网的接地参数进行计算，对于土壤或者接地网结构比较复杂的情况只能借助计算机来进行数值计算。
但是随着电力系统和变电站规模的变大，特别是容量比较大的变电站，占地面积比较大，其电气设备分布比较分散，当发生故障时电流注入点的位置不同，使接地网的电位不同，传统的电网设计方法已经不能满足这种电气系统接地的需要。
同时在变电站的控制室中的自动化和保护设备之间一般需要用电缆连接在一起，而电缆的屏蔽层往往两端接地，在发生故障的时候由于其内部的电位差造成电缆表层环流或者反击，使得设备的绝缘层被损坏，影响了设备的检测和控制。
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。
南方电网公司110kV~500kV变电站标准设计接地系统部分
南方电网公司110kV~500kV变电站标准设计第三册接地系统部分第3册接地系统安装模块（G4-DQ-JDXT）示范目标：不同设备的接地方式统一；接地设置规范、可靠、美观。
3.1 质量目标地网埋深符合要求，回填土符合要求，接地网布置符合设计规范。
接地网施工符合标准要求；安装整齐、规格统一，符合规程规范。
3.2 设计要求（1）接地网的埋深一般采用0.8m。
电气设备上部接地引下线材质采用扁铜或多股铜绞线，全站应采用统一材质。
（2）主接地线在经过电缆沟、电缆隧道等都应在其下方绕过，不应断开，不得浇注在混凝土中。
（3）室内有设备的房间设明敷的环形接地线或临时接地端子，沿墙敷设的接地干线离地高度为0.2m，每隔1.5~2m固定一次。
（4）接地线由室外引入或在室内穿墙，过楼板处应用镀锌钢管保护。
（5）室内接地网可由站区接地网、电缆隧道、夹层及电缆沟的接地干线引入，但连接点不得少于两处。
（6）变电站内应敷设独立的二次接地网。
该接地网全网均由截面不小于100mm2的铜排构成，分为室内和室外二次接地网。
二次接地网应满足一下要求：a）沿二次电缆沟道敷设专用铜排，贯穿主控室、继保室至开关场地的就地端子箱、机构箱及保护用组合滤波器等处的所有二次电缆沟，形成室外二接地网。
该接地网在进入室内时，通过截面不小于100mm2的铜缆与室内二次接地网可靠连接，同时在室外场地二次电缆沟内，该接地网各末梢处分别用截面不小于50mm2的铜缆与主接地网可靠连接接地。
开关场地的端子箱内接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与室外二次接地网连接。
b）在主控室、继电器室屏柜下层的电缆室内，按屏柜布置的方向敷设首末端连接的专用铜排，形成继电器室的二次接地网。
继电器室内的二次接地网经截面不小于100mm2的铜缆在控制室电缆夹层处一点与变电站主地网引下线可靠连接。
c）对于10kV保护下放于10kV高压室的，应在10kV高压室内的二次电缆沟中敷设截面不小于100mm2二次专用接地铜排，其末端在高压室内以截面不小于100mm2铜缆一点与变电站主地网引下线可靠连接，该铜排还应通过截面不小于100mm2铜缆与主控室、继电器室内二次接地网可靠连接，各10kV保护装置应用截面不小于4mm2的铜导线与该铜排可靠连接。
110kV变电站立体接地网设计问题分析
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深井式垂直接地极
深井式垂直接地极是在水平接地网的基础上向
大地纵深寻求扩大接地面积。据文献［ 分析表明， !］ 在大地分层情况下，只有穿入第 ’ 层的垂直接地极 对接地电阻的影响较大。深井接地极可克服场地窄 小的缺点， 同时不受气候、 季节等条件的影响。根据 实际经验， 附加于水平接地网的垂直接地体， 接地电 阻仅能减少 ’+,-(,+"- ，只有当垂直接地体的长度 增大到可和均压网的长、 宽尺寸相比拟， 均压网趋近 于半个球时，接地电阻才会有较大的减小，可减小 深井接地极的布置要合理， 为避免垂直接 )"- 左右。 地极相互的屏蔽作用， 根据规程要求， 垂直接地极的 间距不应小于其长度的 ’ 倍，一般将深井接地极布
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论110kV电缆线路中的交叉互联接地系统设计
论110kV电缆线路中的交叉互联接地系统设计摘要：基于110kV电缆线路中的交叉互联接地系统在电网线路的生产和运行中应用的广泛性，本文重点论述了此接地系统的设计原理和实际应用现状，并分析了常见的问题，提出了一些可行的措施，以期能够为相关的实践提供些许理论参考。
关键词：电缆线路交叉互联接地系统原理应用问题措施电缆线路中的交叉互联接地系统的设计原理是将电缆金属护套的一端直接接地，普遍用的是中间绝缘接头和交叉互联箱与三相电缆的金属护套调换位置以后进行重新连接，而另一端则通过保护接地，这样在完全换位的状况下，金属护套中就没有任何环流的通过，两端对地之间也就不会产生相应的感应电压，而是在每段的电缆线中间有一定的感应电压，并能保证换位处的感应电压幅度最高。
这种交叉互联方式的电缆线接地系统有其优势，也会存在着一定的缺陷和问题。
找到适当的方式就能化不利为有利。
一、110kV电缆线路中交叉互联接地系统的原理与应用就普遍情况来看，110kV 以上的高压电缆线路中使用的电缆很多都是单芯电缆，当有电流通过这种单芯电缆线时，便会产生磁力线交链的金属护套层，电缆线的两端面就会出现感应电压。
通过电缆线的电流越大，电缆线的长度越长，感应电压的幅度就越大，三者是呈正比的关系。
但是当电缆线路过长的时候，通过电缆护套上的感应电压相加起来的电压则会在一定程度上危胁到人们的生命安全。
所以当电缆线路发生短路的故障问题时候，或者电缆线路受到雷电的强烈冲击，或者操作不当导致电压过大，就容易形成强度很大的感应电压，有时候它能击破电缆线路的保护绝缘，所以单芯电缆线路的使用中一定要采取合适的接地方法，并按照科学的步骤进行操作，以达到保护人民的生命财产安全和电缆接地系统设备安全的双重目的。
电缆护套的接地方式有一端接地方式、两端接地方式以及交叉互联接地方式，选取那一种要看这种方式所带来的利弊是否平衡，是否能够承载高压电缆线路的正常负荷。
通常，较长的110kV电缆线路的金属护套的不能使用两端接地方式，例如当电缆线路的长度超过1500米时就不能进行两端接地，因为这样会导致金属护套中通过一定量的环流，从而降低了电缆线路的总载流量，而电缆线路中的交叉互联接地方式或者一端接地方式电缆通过的载流量均大于这种两端接地方式的电缆载流量，这样就不会造成资源的浪费，能源也不至于损失过多，由此看来较长的电缆线路一般可以采用护套一端接地方式，或者采用护套中点接地方式，还可以采用交叉互联接地。
变电站接地网安全分析与优化设计
变电站接地网安全分析与优化设计
随着电力系统容量的不断增大,在接地系统发生短路故障时经接地网散流入地的电流也随之增大。
当接地网面积较大时地表电位梯度大、散流不均匀,接地网的不等电位问题突出,导致接地网的接地电阻、接触电压和跨步电压过大,对电力系统运行的安全性产生较大威胁,另外还会影响与二次设备安全有关的电缆芯线屏蔽层电位差,增大了接地网安全设计的难度。
根据场路结合的理论应用节点电压法进行接地网基本参数计算,快速建立和计算分层大地中点电流源在任意场点处的格林函数,全面考虑导体的自阻、自感及导体之间的互感,求得不等电位模型中更加精确、表达式更加简明的接地网参数解析式。
在求取接地网安全参数计算公式的基础上探讨各安全指标的影响因素,研究安全指标随其影响因素的变化规律,并从多维度安全分析角度出发,紧紧抓住接地网安全性主体,针对各影响参数进行详细分析。
本文对各安全指标的影响因素进行探索,并对不同计算模型下优化布置的接地系统进行安全分析,研究了不等间距导体布置时地表电位分布变化,求解最优压缩比并结合算例分析其影响因素,最后讨论了大型接地网的接触电压和跨步电压以及二次电缆芯线屏蔽层电位差,提出了各种优化设计措施。
为了能够更加直观地看出各种影响参数对接地网安全指标的影响,以接地网二次电缆屏蔽层电位差灵敏度计算为例,探究各影响因素对电缆芯线屏蔽层电位差的影响程度,通过Matlab编程将电缆芯线屏蔽层电位差作为目标函数进行参数灵敏度系数计算,最后应用到其他几个接地网安全指标分析中,为整个接地网的安全设计和优化措施提供可靠依据。
分析110kV变电站设计方案优化剖析
对于这个层面来说，无功率补偿容量依据通行原则应该控制在主容量范围内的10%-20%左右，在具体配置中，对每个主变压器配置两组补偿装配，通过开关柜进行变压的控制，此类技术的应用基础就是对变压器的无功补偿来进行相应地控制补偿，这是基于我国电网现阶段无功补偿严重的情况下提出的一种新的设计思路，在今后的设计中，可以尝试优化无功补偿，增加到主容量的20%左右，那么从理论上看，这时的无功补偿容量应该维持在10MVA左右。那么，理论依据实际，在实际施行过程中需要注意的有：首先如果需要改变补偿容量，就要对每一台电容器的容量进行相应地调整，一般来说，每只电容器容量应该是200KVar，通过提高100KVar实现其效果，那么具体该如何进行电容器容量调整呢，就要对电容器进行投切，比较成熟的方法是真空接触器的分组投切。举个例子，如果有两台50MVA的主变电设施，电容器就必须配置的布局是10*80米，除此之外，还需要串联抗电器，以此来做到限制涌流的作用。
3.2建立健全变电站设计方案审查通过体系
在这个层面来讲，应该建立一整套的审查流程和专门的审查体系以及审查小组，进行审查的层面主要是变电站设计的经济性，科学性和是否合理这三个层面的指标要求。在具体的审查过程中，需要找准这几个层面的平衡点，第一个层面是审查变电站设计方案以及审查环节的有条理和规范性；第二个层面是审查设计方案是否处理好客户用电需求以及满意度和各建筑工程经济效益方面的联系。在变电站审查通过后，审查小组仍然还需要根据审查情况对审查通过的设计进行持续跟进，保证在设计施工环节的方案的可行性，需要与设计人员方面做好时常性的对接，保证设计方案到施工环节能够不出现差错。
2 110kv变电站设计思路需要注意的一些要点于110kv电网设计原则来进行相应的设计，通过不同地区的不同用电需求以及建设环境来相应地采取不同的设计。我国大环境一般分为两种用电环境，城市和农村用电，对于农村用电来说，可以采用通行的农村变电站设计应用方案的基础上增加内桥接线，同时相应地予以配置GIS技术，起到调整整个平面布局的作用。还有就是如果变电站在偏远地区，就不需要考虑人地的因素了，这时候就可以采用设置L型单层建筑物，能够很好的简化走廊，控制出线方向和架空出线；相对于城市变电站的设计来说，就需要采用不影响周围环境和外观美观度的情况下型适配地采用全户内布局方式，在变电站屋顶配置GIS技术。
浅析110kV变电站接地网降阻方案
工过程中又难以保证实行全过 程的技术； ， ｌ 容易导 合要求， 刍 督 而巴 １０ Ｖ变电站北面依山， ｋ １ 南临公路， 东 致沲工质量出现问题 ： 图施工， 尤其是∞舡 困 西为 田地 ， 变电站周边地下埋有通信电缆 ， 没有大 难的山区、 岩石地区， 屡有水平接地体敷设长度不够、 型的自然接地体可供利用。 ４ ５采用 掷 鞠 不按规定要求回填细土， 分层夯实。在实际施工中， 由 采用高效降阳材料 于取士不便， 数量不足。往往采用开挖出的砂石回填， 或食盐降阻， 但这种降阻方法并不稳定 ， 只会在短 造成接地电阻偏高。 期内收到降阻效果。降阻剂会随雨水流失 ， 加快接 运行 方面。 接噬站歌珩 — 制 间 由 后， 于接 地体的『 缩短接地装置的使用寿命。 蚀， 地体的腐 与周围土壤的接触电阻 蚀， 变大， 特别是在 ５方案确定 提高和系 统容量的 不断增大， 系统接地故障电 流也不 山区酸性土 壤中， 接地体的 腐蚀速度相当快， 会造成一 ５ 施工方案。 ． １ 断 增大， 为保证ｌ 电 统的安全可靠运 要求接地网 部分接 力系 行， 地体 接地 脱离 装置。 另外， 接地引下 线与接地装 察和分析， 确定如下方案： １０ｋ 变电站四 在 Ｖ １ 周建 的目 阻值也 标电 越来越小 然而， 所—般都 。 变电 建在土 立３ 个深井接地网。 深井深度为 １ ０ｉ ｎ左右， 井底面 壤电 阻率较高的 地区， 市区的变电所 此外， 也已 逐渐向 积为４ ｍ 左右， 且每个深井内部经过土壤置换和防 Ｇｓ Ｉ发展。 的占 积非常小， 何合理采用降阻 地面 如 为了降『接地装置的接地电阻， 氐 保证系统的安全 渗处理后， 与主网相连。 同时， 考虑至 蔽问题， 摒 深井 剂、 采用深井压力灌注接地 鼗地、 Ｉ 夕 接地、 离子 运行， 可以物理和化学两方面考虑。 物理方法降阻主要 接地体一般应设在主网边缘且间距应达到接地体 型接地电极等 措施， 地面积较小的 使占 变电 所的凌地 有： ．壤 。采用电阻率较低的土壤替换原有电阻 长度的２ ｄ 倍。 电 阻达到规程 要求， 如何在地 以及 质条件差、 土壤电阻 率较高的土 置换范围在接 壤， 地体周围０ ｍ以内。 ５ ｌ 髁 ５ ２施工原则。５ ． ２１在有效长度范围内， 深井 率较高的地区， 经济有 效地降１圭 网 氐电 的接地电阻， 改善 埋接地极。仲长水 ｃ 平接 地体 如附近 。 有导电良 好土壤、 的埋设地点应尽可能选择在土壤电阻率小的地方， 地表电位分 布就成为 大家非常关 题， 的问 也是摆在 河流和湖泊等 可采用该方 法。 ＝ ｄ 型赴 她 网； 爆破 且远离热源。 ． ５ ２深井接地体的埋设地点应避开强 ２ 设计工 程师面 重要课题 前的 。 接地； 深孔压力灌注。 腐蚀 物质闭 。并尽量远离人们经常活动的区域， ； ２ 接地网 化学方法降阻主要有： ＾工处理土壤。 ａ、 在接地体 否则应采取措施防止跨步电压危害。２ ５ ３采用同种 接地电阻的 估算与测量力 法瘦电站 接地网的 接 周围土壤中加入某种化学物质。 食盐、 如： 木炭、 炉灰、 耐腐蚀金属材料 ， 以焊接方式确保接地系统埋地部 地电阻 要满足要求， 要了解当 首先 龅 括土 壤条件、 降 氮肥渣、 电石渣、 石灰等， 提高接地体周围土壤的导电 分电气连接牢固可靠。５ ９４应采用搭接焊， 搭接长 水 件在内 务 的诸多因 素 性。 使用特 ｈ 殊降阻剂。 降阻刺 分为化学降阳 剂和物理 度不得 于扃钢宽度的 ２ 小 倍或圆钢直径的 ６ ， 倍 且 地网系 计算接地电 接地电阻 统， 阻。 通常由 以下三 降阻 现在广泛接受的 盼 剂， 是物理降阻 剂。 蝴 高导活 应多边焊接。 ２ ５ ５建议焊缝长度不小于 １０ 不 ０ ｍｍ， 组成： 期鲢逸淬 身的金属电 极电阻；主 装 ｈ期 置与土 性离子 接地单 其中主 元。 要的ｌＯ Ｖ 站接地网降 得有虚焊、 ｋ 变电 ｌ 漏焊现象。５＿垂直接地体的埋设间距 ２６ 壤之 问的接触电阻； 置经 势 茛 土壤向 外扩散的 流散 阻方案有： 宜在 ５ ｍ以上， 水平接地体的埋设间距宜为 ＆ Ｏｍ １ ｏ 电阻。 ４ 增大接地网面积。增大接地网面积可以有效 ５ ７须仔细清除焊渣。 ＿ ｌ ９ 并在焊接部位涂覆沥青或其 ｆ 且 减小接地电阻，从理沦 匕剞．变电站接地电阻值降低 他防腐材料， 斤 作好防腐处理。５ ８以原土或细黏土 ： Ｚ ２ ２ ｘｒ （） １目 半， 接地网的面积需扩大 ４ 倍左右， 而大量的征地将 回填应 保证接地体周围有 ３ －０ｃ ０５ ｍ细土， 并适量 式中： 为土壤电阻率， 为半喇 ｐ ｏ ｒ 。 ： 半径。 １可 导致整个工程成本增加， 由（） 甚至无法实施。另外， 随着接 洒 水 。 充分夯实 。 知， 除了土壤电阻率， 对于不同的电极形状、 不同的覆 地网面积增大， 接地体连接处出现接触不良、 腐蚀、 断 ６结 论 土方式， 其散流电阻都会发生变化。 接地电阻测量方法 裂的几率也会增加，这些因素都可能导致局部范围电 变电站接地 网降阻方案的确定应遵循科学、 常用有三极法、 四极法、 变频测量法、 异频测量法、 多电 位分布不均， 统发生短路故障时， 在系 对人或设备 造成 经济、 可实施的原则。相比其他的降阻方法， 采用深 极布置法等。 危害。 井接地体不仅可以减小 占地面积， 大大降低施工费 时， 应综合 考虑各 方面的影 响因 选取适当的测量 素， 方 ４ 增加垂 ２ 直接地体。 中型 大、 接地 网接地电 阻主 用， 耳 而 施工地点比较集中接地电阻受外界因素影 法， 并采取措 施以减少各个 环匍捌 量 要是由它的面 积大小 决定， 附加于 接地网 上的 垂直接 响小。 经计算分析 ， 该方案适用于 １０ｋ 变电站， Ｖ １ ３ｌ０Ｖ变电站接地网降阻原因 ｌｋ 地体， 有限 ＿柚， 长度 口 ３ 不足以改变接 地网的ｎ 尺 采用该方 何 寸， 案后。 接地电阻可由 １ ２Ｑ降到 ０ ８ 左 ５ Ｑ ｌ 方面。 地质 从变电 站地喷 勘察报 来看， 接地电阻 告 变电 降低幅度很 ｌ 变电站站内 小。 １ ｋ Ｏｖ 接地网面 右 ， 降阻效果非常理想。 站的地质结构复杂， 表层为砂砾土， 土壤成分主要由砂 积约为７０ ｍ， Ｚ ｍ的垂直接地体。接地电阻仅 ５０ ￣ 采用 ５ 参考文献 砾混土、 粉砂、 砂等组成。 中 表层以 下以卵石、 片岩为 降低 左右脾阻的 不 明 ｏ 显日 『 田新 成． １ １ 浅谈 １０ Ｖ 变电站接 地网如何 降低接 地 ｋ １ 主。 风化砂质土 壤的电 阻率偏高， 土中含 水量较少。 且 ４ 敷设水下接地网或 Ｈ 地。 ３ 接 敷 下接 电阻的措 施，０ ０ （ ２１。 保水 性差， ｌ ｋ 变电站 这是 Ｖ １ ０ 接地电 阻偏高的主要原 通过深井及配套金属材 【李俊松， 妍 ， ２ Ｊ 田 周瑾等接 地网防腐方案的判定与 因。 ２ ０ ，７ ） －５ ５６ 料（ 如扁钢、 圆钢 接触地下水或地下土壤 电阻率 实施 陕西 电力，０ ９３（：３６ ． ３ 设计 － ２ 方面。 １ 变电站 １０ Ｖ ｋ 在没讯啪 根据 较低的地方， 自 可以纵向延伸接地网， 扩大接地体周 『王建平， ３ １ 郭秉义， 勇．１ ｖ变电站接地网降阻 赵 １Ｏｋ 土 壤的 实际情况 Ｂ 地势、 使 形、 地质等方面骰 计出切合 围土壤的散流作用， 利用较小的土壤电阻率来达到 方 案分析 。０ ０２（ ２ １，８ ￣ ２ 实际的接地 装置， 并计算其 地电阻。 接 而是仅仅 表 降低接地电阻的目的。同时， ． 嘏 接地电阻也比 较稳定 层土壤的情况做了 粗略的 估算， 套用现成的 图纸， 在设 运行可靠。
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浅论110kV变电站接地网的优化设计戴馨
摘要：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。
在110kv变电站当中，接地网是不可缺少
的一部分，接地网对变电站设备的正常运行有着直接的影响，基于普适的地网使
用材料现状以及外扩地网设计思路，精确测量电位分布并综合数据进行分析，从
运行维护的角度提出分析，提出对于接地网装置设计方面有效改进的措施及建议。
关键词：变电站；接地网；优化设计
引言
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、变电站现状和接地网概述
1.1变电站现状分析
随着网络技术的发展和农网的改造，大部分110kV变电站从远方终端装置、
当地监控监视系统以及UPS等设备相结合的传统模式演变为无人值守变电站的全
自动化模式，尽管如此，仍有一部分变电站存在采集信息重复，多个系统套用，
厂站设计安装难以调试，设备互操作性差，标准化和准确性程度低等问题，这些
问题相互影响，不利于我国建设安全电网。
改革开放以来，我国经济和科技创新
能力快速发展，计算机技术和网络通讯技术发展尤为迅猛，变电站自动化技术得
到进一步完善与发展，产生了大量的新技术、新应用系统，但任何新兴事物的出
现必然带有一些局限性。
①这些新的系统的出现，各成一体，自成一派，它们大部分都是根据自身所需要的为基础而形成的，各个子系统之间协同能力差，联系
并不密切，相互独立。
②来自其他行业的现场总线通信协议和厂家私有协议仍然发挥着法律效用，很多用户依旧依赖于原生产厂商，这对于系统后期维护工作是
一个很大的难题，因此，变电站的运转效率较低，整体工作的变通性与便捷性低。
总体来看，我国变电站现状较差，需要相关部门与系统加大投入，加速变电站智
能化转型。
1.2接地网概述
接地网，其本质是一种金属导体，能够直接和大地接触。
接地网络是将多个
接地体用接地干线连接起来，其特点是接地可靠，接地电阻小，常设于需要大量
电气设备接地的地方，比如变电站。
由于接地网的基本情况与相关设计参数密切
相关，接地网的运行稳定性受制于设计方案的合理性，其中设计参数包括入地短
路电流、土壤电阻率、接地电阻值等，所以接地网设计过程中，需要对参数取值
及其计算有一定的了解。
2、电力系统接地的目的
电力系统接地的目的有如下几点：（1）削弱电气设备的绝缘能力。
将电力系统中性点与大地进行电气连接，使作用在电力设备上的电压降低，从而电力设备
的绝缘水平会下降。
（2）提高电力运行系统的整体稳定性。
在变电站，避雷针、避雷器、避雷线等基础设备是用来吸收和释放雷电能量的，接地装置的用处就是
使这些防雷设备能够间接将能量泄放到大地。
（3）确保人身安全。
电力设备的
绝缘能力会因为外壳损坏或老化而削弱，如果所有电气设备的外壳能够接地，则
可以保证接触设备外壳人员的人身安全。
所以变电站必须要进行有效的接地。
3、110kv网优化设计分析
3.1水平接地网优化设计分析
对接地导体进行优化布置能够有效增加接地网导体的利用率，能够有效均衡
地表电位，改善接地网散流电流密度分布，降低地表电位梯度。
接地网的间距布
置建议采取不等间距优化设计方案。
与等间距布置相比，在同等条件下，不等间
距布置在接地电阻值上相差不大，但是其地表电位的均压效果优势较为显著，且
能够有效提升各个导体的利用率，实现更好的均压效果。
接地导体的等间和不等
间布置在均压导体平均间距一定时，两者的效果区别不大，随着平均间距的减小，接地电阻值的差距也会越来越小。
但等间距设置的电阻变化程度较为明显，这就
说明水平导体的不等间距设置具备一定的优势。
不仅如此，不等间距布置还能够
有效节约工程材料，进而降低变电站接地网的工程投入资本。
因此，在变电站接
地网水平导体的设计中建议采用不等间距设计，这样在保障系统稳定性、安全性
的同时，还能够大大提升设计方案的经济效益。
图1等间距与非等间距布置地网接地电阻与导体平均间距关系
3.2垂直接地极优化设计分析
在变电站接地网的设计过程中，不能忽视垂直接地极的设计位置。
由于垂直
接地极采取镀锌扁钢为原材料，作为水平接地网向土壤深处的延伸部分，由于其
与水平导体使用的材料相同，在垂直接地体与水平导体之间或者垂直接地体彼此
之间都存在屏蔽作用，所以在改善接地电阻方面，垂直接地体的效果有限。
因此，在深井接地极或长垂直接地极的设计时，将接地极的布置位置安放至边角或者边
沿处，往往能够收到事半功倍的效果。
而垂直接地极的设计根数应该参照以下公式：
式中：av为修正系数，取值1~1.5；rcq为水平地网的等效半径，m；D为垂
直接地体之间的间距，m；nv为垂直接地极的根数。
3.3接地网材料优化设计分析
镀锌扁钢是目前我国变电站接地网水平接地极的主要常用材料，而镀锌角钢
或镀锌钢管多为垂直接地体的主要材料。
虽然众所周知，铜材料作为电力系统的
主要材料具有寿命长、导电性好的主要特点，其在土壤里的腐蚀度也相比钢材料
具有较大优势，但是由于其造价昂贵，很少在接地材料设计上被使用。
扁钢和圆
钢用作水平接地极材料；角钢和钢管用作垂直接地极材料。
接地装置设计时要充
分考虑原材料的热稳定、均压、腐蚀程度等因素，其机械强度也要满足不同要求。
（1）对应变电站接地装置和架空线路优化设计地下部分圆钢直径的分子及分母
数据；（2）对应埋于室内和埋于土壤混凝土坪优化设计地下部分钢管直径；（3）架空线路杆塔的接地极引出线不应小于50mm截面，并对其进行热镀锌工艺处理；（4）若变电站地处腐蚀较为严重区域，则应采取阴极保护措施，或加大接地装
置导体尺寸等。
结束语
此次研究将复合接地网和水平接地网进行了对比，可以让接地电阻值、接触
电位差、跨步电位差同时降低，一定程度地调整了接地网电位分布，所以，使得
接地网运用不等间距布设效果更为显著；设计变电站接地网过程中，还需要对工
程造价等进行充分的考虑，才能提高其性价比。
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