浅谈220 kV变电站接地设计①

摘 要：220 kV变电站对输电网络而言是必不可少的，220 kV变电站的接地设计关乎到电力设备和网络的安全与稳定。本文主要介绍了220 kV变电站接地设计的基本原则，并对220 kV变电站接地设计做了简单的介绍和论述。

关键词：220 kV变电站 接地 设计

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0150-01

变电站接地设计包括变电站高低压电气设备、控制设备、通信设备的工作接地与防雷接地，直接关乎到变电站和电气设施的安全运行。目前我国电力系统进一步的改造和升级，输电线路电压等级也在不断提高，供电规模不断扩充，也就使得接地短路电流逐步提升，因而也对变电站接地网电阻、线路跨步电压技术含量有了更高的要求。近年来，也出现了一些因为接地装置故障而导致的变电站电力设备的损坏，故而变电站接地设计可靠性也就十分重要。为了更好的维护电力系统的稳定运行，科学完善的进行变电站接地设计工作。

1 220 kV变电站接地设计的基本原则

根据我国接地规程要求接地电阻值不得大于0.5 Ω，由于220 kV变电站的各级电压母线接地的故障电流较大，因此很难达到规程要求。现行的标准将允许电阻值在满足条件的情况下放宽至5 Ω，也就是说，并不是所有的接地电阻满足5 Ω就合格了，而是有条件限制的。接地标准中明确规定：必须采取隔离措施以防止转移电位引起的危害；短路电流非周期分量对接地网将造成影响，因此当其电位升高时，3～10 kV避雷器不宜动作或者动作后不得损坏；接地应该采取均压措施，对接触电位差以及跨步电位差必须进行验算，看其是否满足要求。为了满足接地规程的要求，当接地的故障电流比较大时，应该尽量的减小接电阻值。

2 传统的接地方式

2.1 扁钢地网

扁钢接地网可以划分为两类，即方孔地网与不等间距地网。在设计方孔网格尺寸时，通常都是根据以往的设计经验来确定，也就使得接地网设计方案十分粗糙。接地网周围的导体散流量同中心导体部位高2倍左右，因而周围电场强度也要高于中心部位，电场分布差异较大。从另一方面来说，此类接地网耗费的钢材较多，从投资成本角度来说耗资太高。此外扁钢地网接地方式通常适用于220 kV以下的变电站，当接地故障电流不高，接地地网的面积有限的情况下，这些缺点就不明显了。对于电压超过550 kV的变电站而言，扁钢地网接地不适宜采取该接地方式。不等间距接地网在其水平接地体设置时采取不等间距的设计方式，接地网中部接地体面积较大，周围面积较小。不等间距地网显著的降低了由于电势梯度过高引起的危险，改善了接地网络接地设置能够保护变电站工作人员的安全。

2.2 在接地极周围添加降阻剂

通过在接地极周围添加降阻剂的方法能够起到扩大接地电极面积，降低接地电阻的作用。降阻为一种导电性能突出的化学物质。利用降阻剂减低了同地网周围土壤的电阻率，从而实现了降低接地电阻的目标。在我国220 kV变电站设计中，降阻剂的使用十分广泛，其设计和施工工艺较为成熟，其降阻的效果也十分突出，因此很适合在国内推广应用。

2.3 深井接地

遇到地下深层土壤中电阻率很低时，就可以运用深井接地。深井接地方式占地面积不大、不容易受外界环境的影响，接地施工可以完全在220 kV变电站内完成，不会对周围环境造成影响，改变周围的地形地貌，故而在变电站接地设计中也经常采用。但是此接地方式仅仅适合深层土壤电阻率不高或者地下水丰富的变电站地区才能取得良好的降阻效果。深井接地极数量在一定程度上也受限于场地的大小，在深层土壤中电阻率很高的情况下往往使用效果不佳。

3 目前新型变电站辅助接地方式

3.1 降阻模块

降阻模块也被称作接地模块，通常用非金属材料来制作，其导电性好与稳定性高。此外还可以通过添加特色材料提高其抗腐蚀能力；能长时间的负载大电流，降阻接地模块的使用寿命通常能超过30年，并且安全无毒，不会对变电站周围环境造成污染。但由于降阻模块体积较小，其仅增大模块附近导电率及水平接地极的直径，因此降阻模块在工程应用上需要大量应用才会有比较好的效果。

3.2 置换土壤法

采用置换变电站周围土壤的办法能够降低附近接地网的电阻，也是一种非常有效的接地措施。它包括更换土壤与人工处理土壤这两种方法。为提高变电站接地体附件土壤的导电能力，将无机盐、木炭灰、电石渣等矿物质混合到变电站接地柱周围的土壤中。采用这种方式降低电阻的效果比较突出，费用也相对较低，但是处理后的土壤其热稳定性也变差了，也势必会加快接地极的腐蚀速率，缩减接地极的使用寿命。

3.3 爆破接地

爆破接地方式在岩石区域使用最为广泛，能够显著的岩石区域的降低接地电阻。运用爆破制裂的方式，将接地电极设置于裂缝内，同时使用压浆机将降阻剂注入到裂缝内，以期更好的提升变电站土壤的导电性能。爆破裂缝同岩层自身的一些节理裂隙能够自由的贯通联系，在注入降阻剂后，能在变电站接地极周围形成范围广阔的低电阻率通道，以便让电流经由裂隙中的降阻剂流散开来。同时，在雨水以及地下水等自然因素的作用下，降阻剂就能向外渗透扩撒开来，进一步强化了接地极的电流散流能力。

3.4 自然接地网

许多变电站等电气设备都依山谷和峡谷而建，难免在建设中会受到外部自然条件制约，时常无法直接铺设接地网。山区变电站基础建设在岩石上，岩石电阻率极高，所以如何降低接地电阻是一个重要课题。因此在变电站接地电极设计与安置时，可以利用地区的自然条件。临近河流的在河岸安置接地装置。

4 结论

综上所述，变电站接地设计关乎到变电站的运营使用安全，上述的一些常用接地方式和新型接地方式对220 kV变电站设计有借鉴之处。然而我国220 kV变电站变电设计水平的提高，还有赖于广大电力设计工作者的共同研究。

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