葛文捷
国核电力规划设计研究院有限公司 北京 100095
摘要：在变电站的运行过程中，接地装置的安全性极为重要，其作用是保证电气设备安全稳定运行和工作人员的人身安全。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确设计。
一旦电力系统发生故障问题，将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。基于此，本文就变电站电气一次主接地网的设计思路进行详细探究。
关键词：变电站；电气一次；主接地网；设计思路
1 引言
在社会经济飞速发展过程中，电力资源在其中凸显出了非常重要的作用。一次设备是变电站运行的一大重要装置，其功能的正常发挥直接关系着整个变电站运行效率与安全稳定性。基于变电站一次主接地网设计，能够有效提高变电站的运行能力，并且还能够预防变电站一次设备运行中的安全隐患与故障，保障变电站一次设备的安全稳定运行，延长设备使用寿命，从而推动电力建设进程。
2 概述
2.1 基本要求
当电力系统发生接地故障或大电流进入地面时，如果变电站接地网电阻过大，则可能引起地电位异常升高，危及设备和检修人员的安全。为了有效保护变电所电气设备和检修人员的安全，保证电力系统的正常运行，减少雷电等故障造成的危害，将变电站的接地电阻限制在一定水平是最有效的方法。因此，变电站接地网的设计是十分重要的。其基本要求包括：（1）由于用电需求的不断增加，变电站的建设必须超前、及时、先进；（2）变电站内主接地网的设计必须考虑全局，综合考虑变电站的远景建设发展及建造成本，兼顾可靠性和经济性。（3）选择符合实际标准并采用可行的、先进的技术理念，使用合格的材料与设备[1]。
2.2 设计原则
设计原则包括：（1）设计中应充分满足规划总用电负荷、预测所需变电所容量等具体要求；（2）在天然接地体的基础上，采用人工接地体作为补充，组成环形闭合的接地网。（3）基于一次设备的寿命周期考虑，在保证接地效果的基础上，减少日常运行及维护的工作量。（4）变电站的总体建设面积应科学、合理、有效地进行控制，在满足变电站运行发展需要的基础上，进行总体规划变电站的建筑面积应尽量减少建筑面积，在一定程度上充分有效地利用土地资源。
3 设计问题
（1）设计不符合标准。变电站是接受电能及分配电能的场所。电力企业想要保证变电站内设备可以安全、稳定运行，应当慎重选择、认真审核电气设备；应当注重电气一次主接地网设计工作，及时掌握变电站的异常情况，有效降低后期运行过程中安全事故的发生率。（2）变电站电压分布不均。目前，变电站存在着严重的电压分布不均问题，在设计变电站接地系统时，若接地电流处于最大值时，跨步及接触电压将达到最大值，进而会对人身及设备造成威胁；若变电站出现短路，并不意味着所有短路电流流入大地，实际上，部分短路电流借助避雷线进行分流。基于接地网，部分电流直接回流至变压器，部分短路电流直接流入大地。因此，在计算电流时，应充分考虑分流情况。分流系数是指故障电流与总故障电流的比值，受到多种因素的影响，如土壤特性及档距等。
4 变电站电气一次主接地网的设计思路
4.1 收集资料
为做好电气一次主接地网的设计，设计人员应提前做好各要素的调查，并对变电站运行过程中的各种因素的影响进行综合考虑，按照调查结果进行相应设计。一般情况下，在进行主地网设计工作前，需要设计人员收集以下资料：（1）变电站的站址位置；（2）变电站的围墙内尺寸；（3）变电站的本期及远景建设规模，和接入系统远景年份的负荷及规划；（4）变电站所在地的气象条件，例如气候变化、降雨情况、雷电活动情况和的雷电强度等；（5）了解变电站远景规模下的进出线回路数、线路避雷线设置情况；（6）变电站内电气一次设备及建筑物的平面布置。
4.2 勘测设计
对土壤电阻率进行测量，以勘测结果作为出发点进行场地模拟，由于地层的结构较为简单，因此在进行分布时，需要保证连续性和稳定性。在对土壤电阻率计算时，需要对相关的数据进行分析，在设计方面要想提升其安全性，需要对接地网进行优化设计[2]。复合接地网与水平接地网的比较可以让接地网的接地电阻值变得更加清晰，让接触的电位差与跨步电位差发生转移，从而减小所有差，这样可以得到较好的均压效果，提高安全性与设备的完好性。在复合接地网中，如果水平地位之间的布设距离无法与其他电阻值相匹配，则需要对其进行重新设置，直到完全匹配为止。在进行水平接地网设计过程中，如果端部与邻近效应发生反应，边角的位置泄露电流的几率更大。这样会造成点位部分存在一定的差异性，比较边角网孔的电势与中心网孔的电势，得出的结论是边角网孔的电势更高，其原因在于边角网孔的电势差值更大，接地网的面积会因为差值的增加而发生变化，从而改善接地网的电位分布效果。
4.3 防雷设计
电气设备防雷与接地使用技术运用到变电站电气设备、电气线路连接中，不仅可以有效防止变电站电力系统、电气设备遭受雷击，而且可以保证电气设备安全稳定运行。通常来讲，变电站电气一次接地网的良好性能有着很强的保护功能，能够在很大程度上避免雷击问题。但是在实际运行过程中，因为变电站接地网与连接装置的特殊性，使其极易受到雷电的干扰。对此，部分电气企业会选用传统的电压防雷方式，也就是将防雷装置设置在接地网进线处，并在变电站侧面牵引一条母线，以保护防雷装置。虽然上述方式对变电站防雷有一定的保护作用，但是不能完全规避雷击问题。因此，在电力企业技术人员应按照施工要求进行防雷设计，规划出防雷装置的中性点，将避雷设备安装在适宜的区域，并在适当的区域设置独立的避雷针（或构架避雷针），并将其与主接地网进行连接，之后进行相关检查工作，确保其能够在全站范围内做到防雷效果。只有通过上述方式，才能够提高整体防雷效果，将其性能优势充分发挥出来[3]。
5 结束语
综上所述，当前社会经济水平不断提升，城市现代化进程也不断加快，与此同时，人们各方面的用电需求持续增大。在变电运行过程中的电气一次主接地网发挥着至关重要的作用，并且在变电站运行过程中还对相关技术进行了响应的升级与更新。但是还是存有一些问题出现在变电运行过程中，这就要求对相关问题进行及时有效的解决，合理调整设计，使相关企业能够平稳运行。
参考文献：
[1] 涂淑云.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].居业，2019（2）： 105-106.
[2] 李发明.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].科技创新导报， 2018， 15（28）： 62， 64.
[3] 潘树亭 , 朱超 , 丁磊 , 等 . 关于提升变电站一次检修核心技术的研究 [J]. 科学与信息化 ,2019,(21):107