解析10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

梁錦聲

（廣東圣輝電力工程有限公司）

解析10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

梁錦聲

（廣東圣輝電力工程有限公司）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)得到了很大的進(jìn)步，目前電力目前已經(jīng)擁有非常完善和科學(xué)的電力系統(tǒng)。10kV的電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)會(huì)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。隨著我國(guó)科技的不斷提高和發(fā)展，電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備變得更加復(fù)雜化，相應(yīng)的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的要求也變得越來(lái)越高。在這種形勢(shì)下探究如何做好10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本文首先簡(jiǎn)要分析接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，然后分析接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，最后提出相關(guān)設(shè)計(jì)方案。

10kV電力系統(tǒng)；配電設(shè)備；接地網(wǎng)；設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口數(shù)量的不斷提高以及工業(yè)化生產(chǎn)步伐的不斷加大，人們不管是在生產(chǎn)還是生活中對(duì)電能源的依賴性也在逐漸增強(qiáng)。10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備作為和用電終端相連的主要設(shè)備，它的安全性和穩(wěn)定性對(duì)于保證供電的質(zhì)量起到了至關(guān)重要的影響作用，配電網(wǎng)作為配電設(shè)備中的重要設(shè)備，它的設(shè)計(jì)對(duì)用電質(zhì)量的影響很大，甚至還會(huì)關(guān)系到整個(gè)用電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。所以探究10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)具有十分重要的研究?jī)r(jià)值。

1　接地網(wǎng)設(shè)計(jì)概述

10kV線路在進(jìn)行電能輸送過(guò)程中，接地網(wǎng)起著非常重要的作用。目前來(lái)看變電所使用的機(jī)器設(shè)備或多或少的存在一定的安全問(wèn)題。其中一個(gè)方面變電所內(nèi)存在大量的變壓器以及配電裝置，這些裝置雖然在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用但是卻也很容易引起雷擊事故的產(chǎn)生；另一個(gè)方面，電力系統(tǒng)存在主接線、直流系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的差別，也就是通常所講的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的差別，工作起來(lái)復(fù)雜性比較高，并且安全性要求也比較高。變電所在進(jìn)行接地網(wǎng)建設(shè)時(shí)，一定要全面考慮一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的差別。不過(guò)由于當(dāng)前我國(guó)的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)和管理水平水平有限，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有有變電所提供的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況以及較為重要的線路鋪設(shè)路線，這些在很大程度上會(huì)影響地網(wǎng)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。另外還有一些設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有按照行業(yè)的相關(guān)要求對(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中所應(yīng)用到了一些方法、計(jì)算結(jié)果、內(nèi)容做好記錄，導(dǎo)致后期的維護(hù)和保養(yǎng)工作很難開(kāi)展。

圖1　接地網(wǎng)

2　電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地系統(tǒng)必要性和幾種常見(jiàn)問(wèn)題

2.1接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

接地系統(tǒng)和變電站的安全可以說(shuō)是息息相關(guān)，隨著人們認(rèn)識(shí)程度的不斷加深，人們對(duì)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重視。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，接地網(wǎng)擔(dān)當(dāng)著相當(dāng)重要的作用，再加上隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些接地不良而引發(fā)的事故，接地理應(yīng)受到人們的足夠重視。配電設(shè)備的接地裝置系統(tǒng)會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定以及維護(hù)人員的人身安全，所以在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要保證接地網(wǎng)滿足對(duì)雷電沖擊電流技術(shù)的相關(guān)要求，并且還要保證能夠符合在工頻狀況下的短路電流的驗(yàn)算結(jié)果，從而確保接地網(wǎng)的運(yùn)行壽命。

2.2幾種常見(jiàn)問(wèn)題

（1）電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地電阻值的大小會(huì)直接影響到接地短路電流以及雷電流流入地下的情況，地電位一般來(lái)講會(huì)相對(duì)較高。

（2）一般來(lái)講變電站還會(huì)存在一些系統(tǒng)均壓方面的問(wèn)題，當(dāng)存在均壓?jiǎn)栴}時(shí)，將會(huì)有很大幾率出現(xiàn)向電纜溝內(nèi)排列的電纜反擊的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。

（3）接地網(wǎng)的接地線可能還會(huì)存在熱穩(wěn)定方面的問(wèn)題，當(dāng)存在熱穩(wěn)定問(wèn)題時(shí)將會(huì)有很大幾率破壞接地線，金屬外殼還會(huì)帶電，這些電流的高壓部分還會(huì)向低壓部分進(jìn)行反擊，引起接地網(wǎng)故障。

（4）電氣設(shè)備的接地問(wèn)題，有的電氣設(shè)備由于存在接地問(wèn)題，在特別嚴(yán)重的情況下，當(dāng)防雷裝置出現(xiàn)問(wèn)題以后，雷電天氣時(shí)接地線會(huì)產(chǎn)生極高的反擊過(guò)電壓和殘壓，流入電氣設(shè)備，引起設(shè)備發(fā)生故障。

（5）變電站接地網(wǎng)還有可能會(huì)存在腐蝕問(wèn)題，當(dāng)存在這一問(wèn)題時(shí)，站內(nèi)的電氣設(shè)備參數(shù)會(huì)受到嚴(yán)重影響，嚴(yán)重的話還會(huì)造成電氣設(shè)備和接地網(wǎng)各部分、電氣設(shè)備接地和接地網(wǎng)之間的開(kāi)路。

圖2　腐蝕的接地網(wǎng)

3　接地網(wǎng)設(shè)計(jì)要求

3.110kV配電設(shè)備接地裝置接地電阻相關(guān)要求

低壓電氣設(shè)備接地裝置的電阻一般要求小于4Ω。當(dāng)使用相同的接地裝置對(duì)變電器、發(fā)電機(jī)等電器設(shè)備進(jìn)行并行操作時(shí)，總?cè)萘坎怀^(guò)100kVA時(shí)，接地電阻不要大于10Ω。使用到零在電網(wǎng)中進(jìn)行保護(hù)，是指變壓器以及電氣設(shè)備的接地電阻為零，不存在接地。低壓電網(wǎng)中的中心點(diǎn)一定要直接接地，在支線終端和架空線路干線的沒(méi)一公里，零線一定要進(jìn)行重復(fù)接地，如果架空線或者是電纜引入到大型建筑或者是車間，零線也應(yīng)該進(jìn)行重復(fù)接地，當(dāng)然距離地面不超過(guò)50m的除外。零線進(jìn)行重復(fù)接地時(shí)一定要充分利用自然接地體，盡可能減少人工接地體的設(shè)置，不過(guò)直流電網(wǎng)的零線接地體除外，直流電網(wǎng)零線接地體要使用人工接地體，要杜絕連接到地下金屬管道等金屬導(dǎo)電物體。配電線路中每一個(gè)重復(fù)接地電阻都不要超過(guò)10Ω，如果網(wǎng)絡(luò)允許接地電阻超過(guò)10Ω，那么相應(yīng)的每一個(gè)重復(fù)接地電阻最好都要低于30Ω，設(shè)置的數(shù)量則是要不少于三個(gè)。最后為了減少觸電事故的產(chǎn)生，電網(wǎng)中要堅(jiān)決杜絕利用大地作為零線或者是相線。

3.2接地線的選擇要求

如果是交流電網(wǎng)，那么接地線最好利用普通鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋、鋁外皮、金屬構(gòu)件、穿線的鋼管和電鍍鋁等，當(dāng)時(shí)低壓電力設(shè)備時(shí)接地線則可以充分利用大地中的金屬管道，不過(guò)可燃或者是爆炸性氣體管道、可燃液體管道等金屬管道除外，在利用金屬管道作為接地線時(shí)還需要滿足兩個(gè)條件：①保證金屬管道的全長(zhǎng)均是完好的電氣通路；②如果利用串聯(lián)的金屬構(gòu)件作為接地線時(shí)，要保證金屬構(gòu)件之間連接時(shí)截面不能夠小于100mm2。在選擇接地線時(shí)，一定不要選用蛇皮管、保溫管的金屬網(wǎng)作為線路，需要接電的電氣設(shè)備房間，電氣設(shè)備的金屬外殼外部連接的線路要保證是通路，并且接地線和金屬皮膚進(jìn)行連接時(shí)所在用連接方式都是焊接。接地線的材料一般都是鋼質(zhì)的，不過(guò)如果某個(gè)地方選用鋼連接地線存在問(wèn)題，則除外。中性點(diǎn)直接接地的低壓電力設(shè)備，在進(jìn)行接地線連接時(shí)，要保證電網(wǎng)中的任一處的短路電流不要小于熔斷熔體額定電流的4倍，或者說(shuō)是不應(yīng)該小于自動(dòng)開(kāi)關(guān)短延時(shí)動(dòng)作電流或自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)電流大小的1.5倍，還需要保證的是短路電流作用下零線以及接地線不應(yīng)熔斷。接地線要便于檢查，不過(guò)像電纜的金屬外皮和零芯、地下金屬構(gòu)件、暗敷的穿線鋼管這些接地線除外。接地線要防止出現(xiàn)化學(xué)腐蝕或者是機(jī)械損傷，對(duì)于一些和公路鐵路以及化學(xué)管道交叉的地方，以及其他一些有可能發(fā)生機(jī)械損傷的地方，一定要對(duì)接地線采取一定的保護(hù)措施，保護(hù)接地線能夠正常工作，并且在接地線引入建筑的入口處要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志。接地線一般不適宜用作其它用途，不過(guò)在其它一些特殊情況下它可以用作車床設(shè)備控制回路的零線。那些明敷的接地線還需要在表面涂抹黑漆，根據(jù)不同的建筑要求也可以涂抹其它顏色的。并且還要在分支處以及連接處涂抹兩條紫帶，間距通常為15cm（如圖3）。

3.3接地線連接要求

圖3　接地線

焊接地線連接時(shí)，如果采用搭接或者是搭焊，則長(zhǎng)度一定要是兩倍的寬度圓鋼直徑的6倍或者是寬度持平，架空線零線在連接時(shí)就可以利用相同的方法和相線，在一些腐蝕性強(qiáng)、潮濕的房間，接地裝置一定要進(jìn)行防腐處理。如果接地線是鋼管，在鋼管的連接處要保證具有可靠的電氣連接：在非直接接地的中心點(diǎn)電力網(wǎng)中，鋼管采用擰緊的管接頭連接方式；暗敷鋼管的中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)在接地時(shí)應(yīng)該在管接頭兩側(cè)焊接跨接線。電力設(shè)備各個(gè)接地部分要用單獨(dú)的接地線和接地干線相連接，不要在一個(gè)接地線上串聯(lián)多個(gè)需要接地的部分?？偟膩?lái)講如果是接地線和接地體進(jìn)行連接，適合采用焊接，如果電力設(shè)備和接地線進(jìn)行連接最好采用螺栓進(jìn)行連接，需要注意的是采用螺栓連接時(shí)要設(shè)置防松墊片或防松螺帽。

圖4　焊接的接地線

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了保證電力系統(tǒng)配電設(shè)備的正常運(yùn)行，就一定要做好接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員一定要朝著環(huán)境友好型、節(jié)約型的方向努力，爭(zhēng)取建設(shè)綠色接地網(wǎng)，以便更好的保障電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性、環(huán)保性以及經(jīng)濟(jì)性，滿足我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力設(shè)計(jì)的基本要求。

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TM76

A

1673-0038（2015）41-0232-02

2015-9-25

梁錦聲（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事10kV電力的設(shè)計(jì)工作。