浅谈变电站接地网设计
来源:用户上传
作者:
摘要：随着电力系统建设规模的不断扩大，接地系统的设计也变得越来越复杂。本文结合变电站接地设计的重要性及设计原则，阐述了变电站接地是电站安全稳定运行的很重要的前提和保证，直接关系到电站人员和电气设备的安全，简要介绍变电站接地网电气设计的基本步骤和应注意的一些问题。
关键词：变电站；接地网设计
0、引言
随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也变得愈来愈大，接地不良引起的事故问题也经常会发生，为了保证人身和设备的安全，维护电力系统的可靠运行，变电站中电气设备和电气装置等都宜接地，而接地网的合格与否将直接影响到防雷的效果，因此在变电站的设计中也应该把接地部分的设计放在重要位置。
1 土壤电阻率
由地质专业用物探法和电探法分别多次测量土壤电阻率的多处分布情况，土壤电阻率是随着季节的变化而变化不定的，设计中应根据在不同季节测量而取的季节系数，来求得其平均值；为了给接地网的设计选择正确接地材料，在测量土壤电阻率的过程中，应调查当地的土壤条件对普通钢、镀锌钢等金属材料的电解腐蚀情况，应使接地材料既耐腐蚀又具有适
当的机械强度。
2 接地材料及截面的选择
目前世界上普遍采用的接地材料是铜和钢两种；而在我国，接地网所用的材质主要为普通碳钢，因为钢的成本比铜低得多，且矿藏量也比铜多，而我们在实际工程中，选择导体材料时要考虑导体的热稳定性、在土壤中的腐蚀速度、导电性、材料成本等，并应注意因地制宜的对接地材料进行经济技术比较而选择最合适的材料。导体截面的选择首先可根据热稳
定性要求来确定导体的最小截面，然后根据实际测得地网导体埋于地下的腐蚀速度和对接地网运行寿命的要求，计算得到导体截面积；最后将两者进行比较，考虑一定的裕度，取较大者的截面积。
3 接地电阻
变电站接地网主要是敷设以水平接地体为主，垂直接地体为辅，且边缘闭合的人工接地网，接地电阻可由下式计算：
其中，Rn-任意形状边缘闭合接地网的接地电阻（Ω）；
Re-等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻（Ω）；
S 接地网总面积（m ）；
d 水平接地极的直径或等效直径（m）；
H 水平接地极的埋设深度（m）；
L0 接地网的外缘边线总长度（m）；
L 水平接地极的总长度（m）；
P土壤电阻率（Ω•m）。
4 站内、站外短路电流计算（按最大短路电流考虑）
根据所计算的短路电流值中的最大短路电流分别计算发生在站内的短路电流和站外的短路电流，比较后选择较大的短路电流值代入接地电阻允许值公式中： ，若不能满足要求，则要采取相应的降阻措施，可利用的降阻措施主要有：深井式接地极、深钻式接地、利用自然接地体、使用性能优良的降阻剂等都是安全有效的降阻方法。
5 接触电势和跨步电压
接地就是将电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使节点与大地保持等电位，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻只是检验接地网是否合格的一个重要参数，接地是为了保证设备和人身的安全，控制变电站发生故障时故障点地电位的升高。当接地电阻允许值不能满足≤2000／I时，需进行变电所的接触电势、跨步电压校验；当校验不满足要求时，再采用相应的降阻措施来满足要求。接触电势与跨步电压是接地网安全性设计的两个重要参数，这两个参数不应超过下列数值：
其中， -人脚站立处地表面的土壤电阻率（Ω•m）；
T-接地短路（故障）电流的持续时间（S）。从以上计算式可知，对给定的变电站，所产生的最大接触电势和最大跨步电压在接地故障时都是一定的。由上式可知： 是一个比较重要的数据，增大的值来提高Ut、Us的值是设计合理接地网需要注意的一个问题。而为了提高接触电位差的允许值，可采用铺设砾石和碎石的高阻路面作为安全措施，其厚度不小于15～20cm，来提高人脚站立处地表面的土壤电阻率值，计算时其取值一般不应超过2500Ω.m。而对于式中给出定量规定的重要参数的接地短路（故障）电流的持续间t（S），是影响接触电位差和跨步电位差的计算值，时间取值越短，越容易满足要求，时间取值越长，则越不容易满足要求，在满足要求的情况下也会增加相应的处理措施费；因此建议取继电保护主保护动作时间来作为t值的选择值。
6 结束语
变电站接地网的设计应根据变电站所处位置的实际情况来设计，综合考虑各种影响因素，在充分保证变电站接地的安全运行和施工条件下，也应考虑降低变电站的工程造价。在变电站的设计中，接地网的布置、接地体的敷设深度、金属材料的腐蚀和热稳定校验等也应该是重点考虑的一些方面。接地电阻的计算中，应按实际的流经地网入地的短路电流来进行计算，在不能满足要求的情况下，要采取有效的降低接地电阻、降低接触电势和跨步电压等措施，以保证变电站的安全运行。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-596900.htm
