淺談220 kV變電站接地設(shè)計①

王俊 黃秋實 李莎莉

摘 要：220 kV變電站對輸電網(wǎng)絡(luò)而言是必不可少的，220 kV變電站的接地設(shè)計關(guān)乎到電力設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全與穩(wěn)定。本文主要介紹了220 kV變電站接地設(shè)計的基本原則，并對220 kV變電站接地設(shè)計做了簡單的介紹和論述。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站 接地 設(shè)計

中圖分類號：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0150-01

變電站接地設(shè)計包括變電站高低壓電氣設(shè)備、控制設(shè)備、通信設(shè)備的工作接地與防雷接地，直接關(guān)乎到變電站和電氣設(shè)施的安全運行。目前我國電力系統(tǒng)進(jìn)一步的改造和升級，輸電線路電壓等級也在不斷提高，供電規(guī)模不斷擴充，也就使得接地短路電流逐步提升，因而也對變電站接地網(wǎng)電阻、線路跨步電壓技術(shù)含量有了更高的要求。近年來，也出現(xiàn)了一些因為接地裝置故障而導(dǎo)致的變電站電力設(shè)備的損壞，故而變電站接地設(shè)計可靠性也就十分重要。為了更好的維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，科學(xué)完善的進(jìn)行變電站接地設(shè)計工作。

1 220 kV變電站接地設(shè)計的基本原則

根據(jù)我國接地規(guī)程要求接地電阻值不得大于0.5 Ω，由于220 kV變電站的各級電壓母線接地的故障電流較大，因此很難達(dá)到規(guī)程要求?，F(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)將允許電阻值在滿足條件的情況下放寬至5 Ω，也就是說，并不是所有的接地電阻滿足5 Ω就合格了，而是有條件限制的。接地標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定：必須采取隔離措施以防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害；短路電流非周期分量對接地網(wǎng)將造成影響，因此當(dāng)其電位升高時，3～10 kV避雷器不宜動作或者動作后不得損壞；接地應(yīng)該采取均壓措施，對接觸電位差以及跨步電位差必須進(jìn)行驗算，看其是否滿足要求。為了滿足接地規(guī)程的要求，當(dāng)接地的故障電流比較大時，應(yīng)該盡量的減小接電阻值。

2 傳統(tǒng)的接地方式

2.1 扁鋼地網(wǎng)

扁鋼接地網(wǎng)可以劃分為兩類，即方孔地網(wǎng)與不等間距地網(wǎng)。在設(shè)計方孔網(wǎng)格尺寸時，通常都是根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗來確定，也就使得接地網(wǎng)設(shè)計方案十分粗糙。接地網(wǎng)周圍的導(dǎo)體散流量同中心導(dǎo)體部位高2倍左右，因而周圍電場強度也要高于中心部位，電場分布差異較大。從另一方面來說，此類接地網(wǎng)耗費的鋼材較多，從投資成本角度來說耗資太高。此外扁鋼地網(wǎng)接地方式通常適用于220 kV以下的變電站，當(dāng)接地故障電流不高，接地地網(wǎng)的面積有限的情況下，這些缺點就不明顯了。對于電壓超過550 kV的變電站而言，扁鋼地網(wǎng)接地不適宜采取該接地方式。不等間距接地網(wǎng)在其水平接地體設(shè)置時采取不等間距的設(shè)計方式，接地網(wǎng)中部接地體面積較大，周圍面積較小。不等間距地網(wǎng)顯著的降低了由于電勢梯度過高引起的危險，改善了接地網(wǎng)絡(luò)接地設(shè)置能夠保護(hù)變電站工作人員的安全。

2.2 在接地極周圍添加降阻劑

通過在接地極周圍添加降阻劑的方法能夠起到擴大接地電極面積，降低接地電阻的作用。降阻為一種導(dǎo)電性能突出的化學(xué)物質(zhì)。利用降阻劑減低了同地網(wǎng)周圍土壤的電阻率，從而實現(xiàn)了降低接地電阻的目標(biāo)。在我國220 kV變電站設(shè)計中，降阻劑的使用十分廣泛，其設(shè)計和施工工藝較為成熟，其降阻的效果也十分突出，因此很適合在國內(nèi)推廣應(yīng)用。

2.3 深井接地

遇到地下深層土壤中電阻率很低時，就可以運用深井接地。深井接地方式占地面積不大、不容易受外界環(huán)境的影響，接地施工可以完全在220 kV變電站內(nèi)完成，不會對周圍環(huán)境造成影響，改變周圍的地形地貌，故而在變電站接地設(shè)計中也經(jīng)常采用。但是此接地方式僅僅適合深層土壤電阻率不高或者地下水豐富的變電站地區(qū)才能取得良好的降阻效果。深井接地極數(shù)量在一定程度上也受限于場地的大小，在深層土壤中電阻率很高的情況下往往使用效果不佳。

3 目前新型變電站輔助接地方式

3.1 降阻模塊

降阻模塊也被稱作接地模塊，通常用非金屬材料來制作，其導(dǎo)電性好與穩(wěn)定性高。此外還可以通過添加特色材料提高其抗腐蝕能力；能長時間的負(fù)載大電流，降阻接地模塊的使用壽命通常能超過30年，并且安全無毒，不會對變電站周圍環(huán)境造成污染。但由于降阻模塊體積較小，其僅增大模塊附近導(dǎo)電率及水平接地極的直徑，因此降阻模塊在工程應(yīng)用上需要大量應(yīng)用才會有比較好的效果。

3.2 置換土壤法

采用置換變電站周圍土壤的辦法能夠降低附近接地網(wǎng)的電阻，也是一種非常有效的接地措施。它包括更換土壤與人工處理土壤這兩種方法。為提高變電站接地體附件土壤的導(dǎo)電能力，將無機鹽、木炭灰、電石渣等礦物質(zhì)混合到變電站接地柱周圍的土壤中。采用這種方式降低電阻的效果比較突出，費用也相對較低，但是處理后的土壤其熱穩(wěn)定性也變差了，也勢必會加快接地極的腐蝕速率，縮減接地極的使用壽命。

3.3 爆破接地

爆破接地方式在巖石區(qū)域使用最為廣泛，能夠顯著的巖石區(qū)域的降低接地電阻。運用爆破制裂的方式，將接地電極設(shè)置于裂縫內(nèi)，同時使用壓漿機將降阻劑注入到裂縫內(nèi)，以期更好的提升變電站土壤的導(dǎo)電性能。爆破裂縫同巖層自身的一些節(jié)理裂隙能夠自由的貫通聯(lián)系，在注入降阻劑后，能在變電站接地極周圍形成范圍廣闊的低電阻率通道，以便讓電流經(jīng)由裂隙中的降阻劑流散開來。同時，在雨水以及地下水等自然因素的作用下，降阻劑就能向外滲透擴撒開來，進(jìn)一步強化了接地極的電流散流能力。

3.4 自然接地網(wǎng)

許多變電站等電氣設(shè)備都依山谷和峽谷而建，難免在建設(shè)中會受到外部自然條件制約，時常無法直接鋪設(shè)接地網(wǎng)。山區(qū)變電站基礎(chǔ)建設(shè)在巖石上，巖石電阻率極高，所以如何降低接地電阻是一個重要課題。因此在變電站接地電極設(shè)計與安置時，可以利用地區(qū)的自然條件。臨近河流的在河岸安置接地裝置。

4 結(jié)論

綜上所述，變電站接地設(shè)計關(guān)乎到變電站的運營使用安全，上述的一些常用接地方式和新型接地方式對220 kV變電站設(shè)計有借鑒之處。然而我國220 kV變電站變電設(shè)計水平的提高，還有賴于廣大電力設(shè)計工作者的共同研究。

參考文獻(xiàn)

[1]張春華，王雪梅.220kV變電站接地系統(tǒng)設(shè)計[J].東北電力技術(shù)，2010（5）.

[2]朱永海.220kV廟嶺變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技資訊，2012（17）.

[3]白曉燕.數(shù)字化變電站的二次設(shè)計[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2012（13）.

[4]薛娟.220kV數(shù)字變電站二次電氣設(shè)計[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2012（6）.

[5]郭秀勇，賀輝，周羽生，等.110kV變電站接地網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計[J].電力建設(shè)，2009（6）.

[6]何金良，張波，曾嶸，等.1000kV特高壓變電站接地系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國電機工程學(xué)報，2009（7）.