變電站電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)思路

王翠菊 趙陽(yáng)

摘要：在電力市場(chǎng)不斷改革和發(fā)展的過(guò)程中，相應(yīng)的變電所設(shè)計(jì)及運(yùn)行水平也得到了顯著提高?，F(xiàn)代社會(huì)中，一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)是變電站運(yùn)行穩(wěn)定性的重要保證，在用電負(fù)荷日益增多的現(xiàn)代社會(huì)，電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，必須結(jié)合當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃，才能使變電站運(yùn)行更加持久穩(wěn)定。但從目前的設(shè)計(jì)狀況來(lái)看，電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)仍有不足之處，

關(guān)鍵詞：變電站;設(shè)計(jì)思路;電氣一次主接地網(wǎng)

變電所建設(shè)作為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成的一部分，直接地也關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，在各個(gè)電力行業(yè)的快速發(fā)展中，電力已逐漸成為各個(gè)電力行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿σ揽?，因此保證變電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行至關(guān)重要。電力變電站一次主動(dòng)連接地網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)方案是保證電力變電站穩(wěn)定安全運(yùn)行的一個(gè)重要控制因素，這樣不僅可以大大提高電站運(yùn)行的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，還同時(shí)可以大大減少電力故障可能發(fā)生的概率。但目前我國(guó)電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中仍存在一些不盡如人意的地方，特別是設(shè)計(jì)不合理造成了變電站一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)思路有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1有關(guān)變電站電氣的相關(guān)內(nèi)容闡述

變電所一次電氣安全正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)一次電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的保障作用，其中接地網(wǎng)及其連接安全是其中的關(guān)鍵組成一環(huán)，接地網(wǎng)的安全使用與及其連接安全可以為一次電氣設(shè)備運(yùn)行提供一定的安全參考，隨著當(dāng)前我國(guó)一次電力安全事業(yè)的不斷健康發(fā)展，在我國(guó)變電站安全接地網(wǎng)的廣泛應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了各種各樣的安全技術(shù)問(wèn)題，對(duì)其技術(shù)設(shè)計(jì)和安全應(yīng)用還仍然需要不斷改進(jìn)，針對(duì)我國(guó)變電站一次電氣主設(shè)備接地網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)與實(shí)際電氣運(yùn)行過(guò)程有很大的矛盾，需要不斷研究探索新的安全接地網(wǎng)設(shè)計(jì)方法，保證我國(guó)變電站一次電氣設(shè)備接地網(wǎng)的有效健康發(fā)展。

2電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的總體思路分析

在電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作開始前，應(yīng)先理清設(shè)計(jì)思路，充分落實(shí)基礎(chǔ)工作，從而使后續(xù)的施工工作與維護(hù)工作更加順暢。第一，從工程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合電氣一次主接地網(wǎng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)所需的資料，確定電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。第二，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程中，不同形式的主接地網(wǎng)實(shí)際作用的效果有很大的差別，因此在總體規(guī)劃的環(huán)節(jié)中，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性和可行性特點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)不能空中樓閣，必須與實(shí)際環(huán)境相結(jié)合，避免后期施工過(guò)程中存在較大的問(wèn)題。應(yīng)站在全局的角度，做好各種細(xì)節(jié)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，對(duì)于一些關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使電氣一次主接地網(wǎng)能夠達(dá)到我們心目中所期望的效果，從而為后期維護(hù)工作提供方便。

3變電站電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作

就一般變電站一次電網(wǎng)主電場(chǎng)接地網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)研究工作而言，可以劃分為兩個(gè)主要方面：①對(duì)于有關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行一次變電站具體設(shè)計(jì)時(shí)，收集一次接地網(wǎng)的相關(guān)設(shè)計(jì)信息資料，并對(duì)所設(shè)計(jì)涉及的研究參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行綜合分析。在此類的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工作人員對(duì)以往自己設(shè)計(jì)的一次變電所電網(wǎng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，并以所研究獲得的設(shè)計(jì)信息模型為設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)一步研究完善一次接地網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)方案。但是，在實(shí)際一次接地網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)研究工作中，需要的設(shè)計(jì)信息模型數(shù)據(jù)相對(duì)較多，且以往所研究取得的設(shè)計(jì)研究成果數(shù)據(jù)還具有一定的技術(shù)局限性，設(shè)計(jì)工作人員因此需要通過(guò)各種相關(guān)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)研究數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)信息模型進(jìn)行綜合分析，只有準(zhǔn)確地充分掌握這些信息，才能有效提高一次接地網(wǎng)具體設(shè)計(jì)的技術(shù)質(zhì)量;②對(duì)于一次接地網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)而言，種類繁多，這就必然需要電網(wǎng)設(shè)計(jì)工作人員在實(shí)際進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電網(wǎng)施工時(shí)的區(qū)域情況進(jìn)行仔細(xì)考察，選取最準(zhǔn)確符合要求的一次接地網(wǎng)設(shè)計(jì)樣式。

4主接地線、勘測(cè)、技術(shù)設(shè)計(jì)與防雷設(shè)計(jì)分析

4.1主接地線設(shè)計(jì)

對(duì)于整個(gè)轉(zhuǎn)送變電站接地網(wǎng)的主要輸變接地線路及線路總體設(shè)計(jì)而言，技術(shù)難度較大，這一設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的主要接線線路設(shè)計(jì)可能會(huì)直接嚴(yán)重涉及到各輸變電站的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，也很有可能會(huì)直接影響整個(gè)各主輸變網(wǎng)站電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠正常運(yùn)行。因此，在具體的主要接線線路設(shè)計(jì)以及工作進(jìn)行過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須充分掌握相關(guān)的注意事項(xiàng)，切實(shí)保證這一環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，主要內(nèi)容是：（1）根據(jù)主接地線的具體運(yùn)行狀況和變電站的荷載狀況，根據(jù)目前電力行業(yè)的相關(guān)技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)，采用質(zhì)量合規(guī)的主接地線，在實(shí)際設(shè)計(jì)中根據(jù)有關(guān)參數(shù)規(guī)范來(lái)科學(xué)判斷主接地線的質(zhì)量，并按電力行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正式使用。（2）由于設(shè)計(jì)主接地線極容易受到各種外部因素的影響，因此設(shè)計(jì)人員需要提前全面考慮這些因素，根據(jù)具體設(shè)計(jì)過(guò)程中的地理和環(huán)境因素，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)化和人性化，既要保證主接地線的安全有效使用，又要在極大程度上減少故障率，使變電站的設(shè)計(jì)更加科學(xué)、人性化。（3）始終堅(jiān)持綠色環(huán)保的理念，促進(jìn)變電站一次主接地網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，顯著提高資源的利用效率。因此，在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)科學(xué)地安排各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，不斷提高設(shè)計(jì)效率，在充分考慮占地面積的基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)主接地網(wǎng)。對(duì)于電氣一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)應(yīng)從全局出發(fā)，充分利用各種不同的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，保證變電站具有較優(yōu)的運(yùn)行水平，使主接地網(wǎng)具有更優(yōu)的服務(wù)效能。

4.2勘測(cè)設(shè)計(jì)

通常情況下，一些大型電力企業(yè)主要工作關(guān)注的是勘測(cè)工程設(shè)計(jì)工作過(guò)程中可能涉及的地網(wǎng)電阻的功率系數(shù)分配大小問(wèn)題，其主要工作目的也就是通過(guò)充分提高接下地網(wǎng)線路電阻對(duì)功率的溫度穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)電力變電站的設(shè)備使用壽命。但是，由于一些接地地網(wǎng)裝置安裝在地下，其地網(wǎng)電阻的功率將直接受到地下土壤的濕度影響，使勘測(cè)設(shè)計(jì)者及其在進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中往往不能準(zhǔn)確性的測(cè)量地網(wǎng)電阻的功率分配大小。為此，電力企業(yè)要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須按照前期變電站移動(dòng)接地網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)基本原則，減少優(yōu)質(zhì)土壤對(duì)連接電阻和效率的實(shí)際影響，以便于后期變電接地網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)與后期安裝。在這種降低連接電阻和效率的設(shè)計(jì)方法上，主要認(rèn)為有用于如下的幾個(gè)主要方面：①不同位置土體土壤結(jié)構(gòu)對(duì)連接電阻和效率的實(shí)際影響不同。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員建議可將變電接地網(wǎng)前期安裝位置區(qū)的優(yōu)質(zhì)土壤含沙替換為其中含沙面積量較大的優(yōu)質(zhì)砂土，從而大大方便了后期地網(wǎng)設(shè)計(jì)者的安裝工作;②不同土壤含沙深度的不同，對(duì)變電地網(wǎng)的連接電阻和效率也可能會(huì)隨之產(chǎn)生不同的實(shí)際影響。為此，設(shè)計(jì)者此時(shí)應(yīng)在工地施工勘測(cè)區(qū)域首先選擇合適的混凝土層放在深度處并進(jìn)行產(chǎn)生電阻的概率值的測(cè)量，從而為后期凝土接地網(wǎng)的施工設(shè)計(jì)與維護(hù)安裝工作提供一定的技術(shù)信息分析依據(jù);③對(duì)于工地勘測(cè)前的設(shè)計(jì)施工過(guò)程，相關(guān)施工人員此時(shí)可考慮利用有機(jī)化學(xué)反應(yīng)原理將位于土壤內(nèi)部的一些化學(xué)元素直接進(jìn)行有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，從而有效降低外部土壤的產(chǎn)生電阻的概率;①如果上述三種勘測(cè)措施都完全不能有效地達(dá)到降低外部土壤產(chǎn)生電阻的概率，則工地施工人員此時(shí)可以考慮采用一種外接法，即在外部土壤中直接插入符合規(guī)定的各種金屬線，從而可以達(dá)到有效降低外部土壤產(chǎn)生電阻的概率的主要效果。

4.3技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于各種電氣安全技術(shù)相關(guān)工程設(shè)計(jì)而言，其電氣技術(shù)工程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)目標(biāo)和基本技術(shù)要求也就在于完全可以大大提高整個(gè)電氣變電站正常工作運(yùn)行的各種用電系統(tǒng)安全性和正常工作時(shí)的可靠性，設(shè)計(jì)者和研究工作人員對(duì)充分利用各種電氣一次主接地網(wǎng)和二次接地網(wǎng)的良好電氣技術(shù)工程設(shè)計(jì)及其效果在于可以大大提高整個(gè)電氣變電站工作人員對(duì)于遇到各種安全突發(fā)事件時(shí)的安全應(yīng)急處理反應(yīng)力和控制能力，從而完全可以大大減少各類機(jī)械觸電、火災(zāi)等各種用電系統(tǒng)安全事故發(fā)生的可能性。在電氣供電系統(tǒng)建筑物內(nèi)部、附近的所有各種導(dǎo)電金屬物和各種電氣元件接地線也都有可能因?yàn)樾枰y(tǒng)一地通過(guò)各種專用電氣連接元件進(jìn)行連接（一般采用導(dǎo)電焊接或可靠的各種電氣元件導(dǎo)電連接元件進(jìn)行連接）這種方式進(jìn)行來(lái)連接起來(lái)，從而完全可以直接使整個(gè)電氣供電系統(tǒng)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)成為一個(gè)良好的等效式空氣電位體。一般來(lái)說(shuō)，電力企業(yè)的安全技術(shù)流程設(shè)計(jì)主要可以分為兩個(gè)基本方面：①采用自然技術(shù)設(shè)計(jì)。在自然技術(shù)設(shè)計(jì)的一方面，就是電力企業(yè)組織相關(guān)技術(shù)人員把使用接地網(wǎng)的不同電力設(shè)備連接起來(lái)，這樣在不同的電力設(shè)備之間自然就已經(jīng)形成了一個(gè)比較系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)。與其它電力技術(shù)流程設(shè)計(jì)管理方法應(yīng)用相比，自然技術(shù)設(shè)計(jì)不僅可以大大提高電力設(shè)備正常運(yùn)行的技術(shù)安全性，而且它還可以有效地盡量避免后期或在使用設(shè)備過(guò)程中損壞接地網(wǎng)造成安全事故的發(fā)生可能性;②采用人工技術(shù)設(shè)計(jì)。就人工數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而言，它們中存在著大量的人工數(shù)據(jù)應(yīng)用信息進(jìn)行測(cè)試，對(duì)電技術(shù)員來(lái)說(shuō)具有較高的人工專業(yè)技能，這在很大一定程度上就是增加了在電接地網(wǎng)中可能出現(xiàn)人工問(wèn)題的設(shè)計(jì)可能性。

4.4防雷設(shè)計(jì)

電氣保護(hù)性能好，一般使用情況下，電氣一次接地網(wǎng)內(nèi)部具有較強(qiáng)的抗震保護(hù)供電作用，可大大降低電氣變電站內(nèi)部遭受自然雷擊的危險(xiǎn)可能性。因?yàn)殡姎庾冸娝c電氣接地網(wǎng)之間的電纜連接以及設(shè)備等都具有一定的技術(shù)特殊性，因此極易受雷擊的影響。對(duì)某些大型電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們可能會(huì)對(duì)其選擇方式采用基于傳統(tǒng)的整體電壓一次防雷保護(hù)方法，即在主線接地網(wǎng)的一條進(jìn)線側(cè)位置上應(yīng)設(shè)置一次避雷保護(hù)裝置，同時(shí)，在進(jìn)線側(cè)側(cè)位置牽引一條保護(hù)母線，從而對(duì)一次避雷保護(hù)裝置本身提供安全保護(hù)。即便他們采取了上述保護(hù)措施，可有效防止電力變電所長(zhǎng)期遭受的各種雷電災(zāi)害襲擊，但并未真正達(dá)到完全性的保護(hù)避雷效果。為此，電力企業(yè)防雷技術(shù)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)一次防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)一次防雷保護(hù)裝置的各個(gè)中性點(diǎn)位置進(jìn)行有效的路線規(guī)劃，同時(shí)在設(shè)計(jì)施工流程規(guī)定的避雷要求內(nèi)，在最合適的避雷地方內(nèi)應(yīng)安裝了防避雷器，同時(shí)在合適的避雷區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的防避雷針，使其與保護(hù)主線和接地網(wǎng)之間可以完全靠母線連接，驗(yàn)算一次防火避雷裝置保護(hù)主線范圍之間是能夠覆蓋全變電站。從而充分發(fā)揮動(dòng)力電氣一次防雷主線和接地網(wǎng)的一次整體電壓防雷保護(hù)效果，發(fā)揮其全部防雷性能上的優(yōu)勢(shì)。

4.5主接地網(wǎng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

變電所一次主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)，往往需要有一些創(chuàng)新，即設(shè)計(jì)者需要結(jié)合具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和變電所的特點(diǎn)，進(jìn)行靈活而巧妙的設(shè)計(jì)，以提高變電所的運(yùn)行效率。電力一次主接地網(wǎng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：1）在設(shè)計(jì)主接地網(wǎng)時(shí)，要有對(duì)自然設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)造性運(yùn)用。根據(jù)工程的具體特點(diǎn)，充分掌握各種變電站設(shè)備的分布情況，從而明確變電站的運(yùn)行特性，為后續(xù)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)提供更科學(xué)合理的依據(jù)。（2）注重設(shè)計(jì)思路的靈活性。例如：對(duì)于變電主線和接地網(wǎng)的各種參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，在通常的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)方法不能完全滿足參數(shù)設(shè)計(jì)中的要求時(shí)，可以充分考慮多種參數(shù)設(shè)計(jì)方法思路的有機(jī)融合，但仍然必需始終堅(jiān)持把各種質(zhì)量穩(wěn)定合格、性能可靠的分流接地裝置盡量設(shè)置在接地土壤中，以此方法來(lái)有效控制分流大量的接地電流，盡量避免這些過(guò)量的接地電流直接沖擊各類變電站，確保各類變電設(shè)備的安全可靠正常運(yùn)行。（3）加強(qiáng)應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)。就是借助于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，全面檢測(cè)主接地線的設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)獲得各種數(shù)據(jù)信息，及時(shí)確定電氣一次主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)是否影響斷路器與變壓器，以保證設(shè)計(jì)的有效性。

結(jié)束語(yǔ)：

新時(shí)代背景下，變電站電氣一次主接地網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定，也影響著人民用電的可靠性。因此，電網(wǎng)建設(shè)企業(yè)必須高度重視變電站電氣一次主接地網(wǎng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造工作，并選擇高素質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，設(shè)計(jì)者要明確變電站具體情況，科學(xué)合理地開展接地線設(shè)計(jì)、主接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)、防雷設(shè)計(jì)等工作，確保變電站運(yùn)行的有效性。

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