刘明
惠州电力勘察设计院有限公司 广东省惠州市 516000
摘要：电力行业在近年来的发展极快，要想保证电力系统的等级和容量，需要对变电站的接地网进行精准设计。一旦电力系统发生故障问题，会导致接地网的电流上升，接地网的电位增加，此时一旦疏忽，就会发生事故，给工作人员的人身安全造成极大的伤害。本文对10kV变配电所接地网的设计与安装策略进行分析，以供参考。
关键词：10kV；变配电所；接地网
引言
变电站接地网是保证电力系统安全、可靠运行的首要基础措施。随着国民经济的快速增长，电网规模和容量迅速扩大，系统故障时接地短路电流也相应增大，对变电站接地网的运行状态质量和安全可靠性提出了更高的要求。敷设变电站接地网的材料主要是扁钢，施工时焊接不良、运行后的土壤腐蚀和接地故障短路电流的电动力作用等原因，导致接地网导体出现腐蚀、断裂的情况，使接地网设计时应有的接地性能快速下降。
1概述
变电站的接地系统是电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。根据国际标准ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０《交流变电站接地安全导则》中的要求，安全接地设计的目的：提供在正常和故障情况下将电流导入大地的方式，而且这种方式没有超过任何操作和设备的限制或对运行的连续性造成不利影响，确保接地设施附近的人不遭受危险性的电击。变电站接地系统设计考虑不周的直接后果是导致设计结果与接地系统建设完成后的实测结果相差甚远，刚建成的接地系统还没有投入运行就要进行接地改造，延误变电站建设工期，造成巨大的经济损失；另外，若无法正确估计变电站的最大接触电势和跨步电压，有可能造成人身安全事故，因此，开展接地技术的研究是变电站工程设计的一个关键和核心问题。目前我国电力工程进行接地系统设计时绝大部分是根据《交流电气装置的接地设计规范》，采用均匀土壤电阻率模型进行计算。实际工程中土壤电阻率是不均匀的，工程场地的不同深度及不同部位土壤电阻率经常会发生较大变化，如果根据国家标准中的均匀土壤电阻率模型进行计算，经常会导致计算值与实际实测值较大偏差。
2变电站接地网导体遭受腐蚀原因
导体的材料所受影响，接变电站接地网的导体遭受锈蚀损坏，主要是因长年间材料和其接触的土壤进行化学反应以及电化学反应而产生的，与接变电网本身的材料的物理化学性质有关，而碳钢接受的腐蚀是接变电站受腐的主要原因。接变电站接受到的腐蚀很大程度是其材料本身的理化性质组成的结构决定的，并不是碳钢本身。通常接变电站被腐蚀位置最严重的部分是在接变电站接地网焊接处。研究后发现，材料中的杂质易于使土壤锈蚀导体。并且导体材料碳素235类似的镀锌材料也会首先受到侵蚀。有文献提到的接变电站接地网耐腐蚀材料是合金钢且合金钢是碳素结构Q235抗腐蚀能力的数倍，但经试验后发现，接变电站接地网所使用的材料镀锌钢在1年内其镀锌层会被腐蚀。
3变配电所接地网设计方案
（1）接地网在高压线网中的应用较为广泛，其建设需要考虑到 多方面的因素。一方面，地网建设需要确保施工人员的人身安 全，另一方面，地网的建设需要能够确保高压线路的安全使用。 地网建设过程中，变电所重要设备的位置、主线路铺设情况以 及接地电阻等都需要被设计者考虑在内，只有在综合现场情况 的前提下，地网系统才能发挥其作用。 (2)如果接地电阻无法满足施工需求，需要通过一些方式进行改善：如降阻剂法、深井接地极法等。降阻剂法采用的材料是粉状，其工作原理是通过增加接地导体与土壤之间的面积减小土壤之间产生的缝隙，从而达到降低接地网电阻的目的。在实际的施工过程中，可以使用凝胶液的方式将粉状渗透到土壤中，增加电极与降阻剂层之间的接触面积，从而起到稳定降阻的目的。降阻剂不仅可以起到较好的效果，还可以改善接地电阻和土壤的环境。深井接地极采用深井钻孔的方式，将涉及的深度垂直地放入空中，通过填充空隙的方式降低电阻，两者对比效果后，深井接地极的方法所起到的降阻效果更为明显。
(3)在设计过程中，设计人员需要对能够导致接地系统短路 的电流进行计算。通用的计算公式为I=（Imax-In）（1-Ke1）和 I=In（1-Ke2），计算后需要对结果进行比较，选择较大的计算结 果。在这一公式中，Imax表示使接地系统短路的最大电流，这 一数据在不同的地网系统中取值不同。例如在应用单相接地的 线路设计中，该数据为接地电网在全面运行过程中产生的最大 能够使地网系统短路的电流。In表示导致接地电网短路时，线 路中流向变电所主要变压器中性点的最大电流。在中性点只出 现一个时，In=30%Imax。另外，随着中性点的增加，In的取值越 大。Ke1表示在接地电网系统短路不能正常工作的过程中避雷线 产生的分流系数。避雷线的出线回路数是决定Ke1取值的关键， 并且随着回路数的增加该数据的取值也相应加大。 短路电流计算完毕后，设计人员要根据变电所内的情况进 行地面土壤电阻率的计算。土壤电阻率在很大程度上影响着 地网系统的建设，设计人员需要确保接地电网的接地电阻能够 符合R≤2000/I的行业标准，接地电网才能够发挥其作用。接地 电阻受到土壤电阻率的影响较大，在土壤电阻率过高时，接地 电阻有可能不能满足行业标准，最终影响地网建设。随着我国 目前应用技术的提高，微机保护在接地电网系统中的运用逐渐 广泛，以往的R≤2000/I逐渐提升为R<1ρ，其中ρ是土壤的电阻 率。在接地电阻值过大时，施工人员往往采取其他手段对其进 行降低，例如接地铜排的应用就是降低接地电阻的一项措施。
4变配电所接地网安装策略
4.1安装位置
施工队伍在进行施工之前，要对变电站的内部设备安装位置有一个清晰的认知，对主线铺设的情况进行清晰标注，保证接地网建设的正常进行。完成一系列的检查工作后，由专业的施工人员对施工过程进行监督，并对施工过程进行记录。当在施工过程中，实际情况与设计图纸不符时，要积极地与设计人员进行沟通交流，并及时登记，方便后期工作的正常开展。
4.2施工细节
在进行接地网设计时，施工人员要将镀锌扁钢的位置放置正确，采用垂直放置的方式，这样放置的目的是可以最大程度地减少线路的破损，从而保证接地网的整体寿命。同时，施工人员要注意接地网的接地情况，通过改善铺设方式提高接地效果。在施工细节上需要严格注意，如可以将穿墙套管放置在露天部分，注意清理周边原土等。
4.3接地电阻检测
当竣工后，施工队伍要对接地网进行接地电阻检测，如果检测结果不符合要求，要及时对接地网进行隔离。在隔离时，对接地网的线路进行绝缘操作，强化变压器的运行。另外，电位隔离时，要根据路面的性质开展相关工作。工作人员要充分考虑到变配电系统的特殊性，根据施工技术对施工情况进行及时地调整与修改，从而确保系统的正常活动。
结束语
在电网实际运营中，变电站接地网对于电力系统以及系统维护人员的保护作用十分明显，但接变电站藏于地底经过多年的土壤腐蚀形成了化学以及电化学的侵蚀，使导电材料的性能降低，从而直接影响到接地网对于电力系统的保护。
参考文献
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