关于变电站电气一次主接地网的设计思路

关于变电站电气一次主接地网的设计思路

荆利娜， 孙敬安，王宇鹏

国网巩义市供电公司，河南省巩义市， 451200

摘要：随着我国电力事业的不断发展，对于变电站的运行水平和各种设备性能都提出了严格的要求，要灵活应用相关技术措施，充分发挥出作用，进而对变电站长时间使用中的服务功能进行优化和完善。依据现阶段变电站的运行情况，能够了解到电气一次主接地网的质量情况会直接影响到变电站是否可以稳定运行，这就需要对其进行科学的设计，合理的进行规划，让变电站的运行可以做到高效、稳定。然而当前在设计中还是存在一些问题，这就需要采取有效的措施，提升设计的科学行以及合理性，基于此，本文通过分析变电站电气一次主接地网的设计基本要求，进而提出了相应的设计思路和措施，希望可以提供一定的参考作用。

关键词：变电站；电气一次主接地网；设计思路

引言

础性地位是非常显著的，其相对于整个社会的发展、经济水平的提升而言，都有着重要的价值与意义。在变电站建设的过程当中，其主要的职责在于服务社会，但实际作业过程中仍然存在着一定的问题，需要相关人员进一步的展开思考与研究。变电站电气设备运行的安全性非常重要。在这其中，接地网起着至关重要的作用。接地网能够为站内各种各样的电气设备提供一个公共参考地。首先如果某时发生系统故障短路，接地网能够迅速并安全地排泄掉故障产生的短路电流，降低站内的地电位升。接地网还可以防雷泄流，保护电气设备。我们可以说，接地网相关的接地性能的好坏，直接关系到站内所有工作人员的人身安全及电气设备的正常安全运行。所以科学合理的接地网设计在电力系统安全稳定的工作中至关重要。

1变电站电气一次主接地网的设计基本要求

在实际设计的过程中，要全面对其各方面进行思考，包括施工的技术、内容和资金等等，且该部分工程的设计也是工程中的重要部分，所以，变电站人员就需要注重做好设计工作，确保设计的科学性以及有效性，还要体现出创新性，确保变电站的稳定运行。在设计中，要确保设计的有效性，就需要遵循相应的依据进行落实，主要包括：首先，因为当前用电需求日益增加，因此，变电站建设就需要体现出相应的特征，包括时代性、超前性以及先进性；其次，设计要全面的考量各方面情况，对于电气一次主接地网建设与生产间矛盾要进行处理，把控好和后期发展的关系；最后，要立足于实际情况，科学合理的选择标准，使用先进的技术理念，配置符合标准的设备以及材料。

2变电站电气一次主接地网在设计中存在

的问题

当前在电力事业的不断发展中，对一次接地网的运行，会有很多的因素影响到接地网的安全稳定运行，将传统的技术方法应用到接地网的设计中，不能有效解决存在的缺陷和问题。

2.1地网质量不合格导致出现严重腐蚀

由于地网是直接埋入到地下土壤中，会对地网的材质造成很大的腐蚀，会腐蚀地网中的化学成分，产生氧化作用，如果对埋入地下的地网没有做好防腐处理，会造成地网的腐蚀比较严重，也会影响到电力系统的安全和稳定，会导致地下网线被烧断，产生事故。

2.2设计不达标问题

在对主接地网进行设计时，电气一次主接线是这一阶段的重点内容，其设计质量具有重要性，不仅会影响到电气设备和装置的布局，还会影响到变电站的保护以及控制，要是设计不符合标准，就会直接影响到电气设备的运行稳定性以及安全性，威胁到工作人员到生命财产安全，严重会导致出现安全事故。

2.3变电站的电压分布不均匀

当前变电站存在电压分布严重不均匀的问题，这一般体现在：首先，一般整体变电站电压在连接电气一次主接地网时是呈现均匀分布的，要是产生不均匀的问题，就会对变电站的总体均压带去消极的影响，导致电气一次主接地网施工水平也会受到不利影响，无法确保施工质量；其次，变电站电流密度分布呈现出不均匀的问题，截面不一样，导电率也存在差异；再次，土壤也是影响变电站电阻率总体分布的一个因素；最后，地网和地网进行连接，也是有相应电位差异的。

3变电站电气一次主接地网的设计策略

3.1勘测电网建设地点

在对电气一次主接地网进行设计时，设计人员需要先全面有效的勘测电气一次主接地网的实际建设地点，全面勘测和电网有关的因素，比如，土壤、环节和气候等情况，特别是要掌握附近土壤的电阻率，这和节点电阻之间有紧密联系，对于电阻率产生影响的因素有很多，比如，土壤温度、基本类型和含有的水分等。要是电阻率产生异常，就应该更换土壤，改换为电阻率相对而言较低的土壤，在原有预埋深度基础上对深度进行增加，这样做能够避免冬季温度过低导致结冰让电阻率受到影响。另外，还可以处理和改进土壤，具体就要结合电阻率实际情况来进行操作，通过改进之后，就可以对电阻率进行有效的降低。

3.2电气主接线设计是变电站电气部分的

主体,它决定着变电站在电力系统中的地位及设备制造的水平。并且对拟定电气设备的选择、继电保护、配电设备的布置、自动设备和控制方式也有着十分重要的影响。电气主接线设计应在确保变电站使用占地面积小,低能耗损少的前提下进行设计。

3.3具体设计内容

这种比较特殊的接地电网的设计内容比较丰富，包括对其接线进行设计，尤其主接线这一部分设计对整个电网的顺利运行存在重要的意义，如果主接线存在问题就会使与主接线相连的各种电器设备出现质量问题，甚至在运行状态时，会出现危险的运行情况，在完成主接线设计之后，还需要将其他的自动装置以及配电装置进行合理设计。除了对主接线进行设计之外还需要对电气设备进行设计，选择与主接线以及接地电网契合度较高的电气设备，计算电力负荷以及短路情况下的电力情况，提前设计好应对这两方面问题的措施，保证额定值的高度针对性，保证设备即使出现短路的情况，电网运行仍旧不会受到影响，同时还需要将电网的断流能力有效提升，选择最为合理的安装方式。由于本文设计的电网有接地需要，因此需要保证接地设计的合理性，合理性的第一方面就是保证安全性，防止出现爆炸以及机械性故障灯电网运行事故，接地建设是一项难度较大的电网设计内容，尤其是在对接地体进行敷设的时候，需要对敷设区域有所明确，选择合适的接电线，保证接电线的质量，对不同的接地体进行区分，对自然接地体以及人工接地体进行划分，敷设接地体的时候，需要先将其底部进行处理，处理成尖端之后再开展深埋，保证高度可靠性。

3.4主接地网相关的勘测设计

结合当前变电站电气一次主接地网现场设计的发展现状，可知其中的勘测设计在现场设计中占据着重要地位。在开展勘测设计作业时，应考虑各种环境因素，加强对勘测中各类地质问题的高效处理，增强主接地网设计合理性。与此同时，为了提高主接地网现场设计中勘测设计精度，应加强对土壤电阻率的严格控制，减少主接地网设计难度。主接地网服务区域现场勘测设计中降低土壤电阻率的措施包括：①考虑用砂质土壤取代含泥量较大的土壤，降低土壤电阻率，确保主接地网设计中接地设计有效性；②运用专业的勘测设备及各种理论知识，确定勘测深度，避免影响勘测结果准确性。同时，勘测设计中也应考虑化学方式的实际作用：一定条件下若不同地质元素之间发生了化学反应，将会降低土壤电阻率，获取可靠的勘测数据，提高勘测设计作业效率；③勘测设计中应注重外接法的合理运用。在外接法的支持下，通过发挥金属导线的疏导作用，能够对勘测区域的土壤电阻率进行分流，促使主接地网设计中的土壤电阻率得以降低。

3.5主接地网相关的技术设计

要想让变电站能够更加稳定的运行，全面发挥出主接地网对于变电站的控制效果，就需要在设计中灵活应用接地技术，确保其运行的安全和稳定。要对主接地网有关技术设计进行强化，促进变电站长时间运行中的预控风险能力，减少触电事故，提升站内设备的接地可靠性。在设计工作的过程中，要注意科学的应用自然设计方式，基于深度分析主接地网中相关设备分布情况，促进其转变成满足变电站稳定运行需求的主接地网，促进设计水平的提升；要科学的运用人工设计方式。在设计主接地网的相关参数过程中，要运用自然设计方式，要是无法满足设计要求，就要采取人工设计方式。就是在土壤中放置性能可靠的接地装置，进而疏导较大电流，提升站内设备的运行效率，确保安全。

3.6合理选择电气设备

合理选择电气设备需遵守:(1)短路条件下时,电气设备的动、热额定值。(2)根据工作环境、安装地点来选择适合的电气设备(如:水分交的的土壤应选用质地厚的设备,并涂上防潮油)。(3)正常工作时电气设备的额定数值。这是选择电气设备的基础条件,根据一般工作下的额定值可以大体确定主变压器的台数及内、外引下的敷设数目。而后在根据城区的供电条件、负荷性质及城区经济和电力技术做详细选择。

3.7设计策略

电网设计人员应当对电网建设的地点实施科学勘测，将与电网相关的因素实施有效勘测，包括气候、环境以及土壤情况等，尤其要对附近土壤具有的电阻率进行了解，因为这一因素与节点电阻具有直接关系，同时影响电阻率的因素也比较多，包括土壤富含的水分、基本类型以及温度等。如果电阻率出现异常情况，就需要将土壤进行更换，更换成电阻率相对比较低的土壤，还可以将原有的预埋深度加深，使其深埋的深度更深，防止由于冬季结冰而使电阻率受到温度下降的影响。除了这两种方法，还可以根据电阻率的具体情况来对土壤进行处理以及改进，改进的目的就是将电阻率降到更低。精心确定设计方案。设计方案是整个工程施工的重要依据。因而在整个设计中做好施工方案的设计尤为重要。第一，在设计方案之前，必须紧密结合工程的特点和接地体的布置情况和土壤的电阻率等针对性的确定设计方案；第二，结合变电站接地需要，精心确定接地网的组数，并在变电站和接地网四周对接地网进行垂直接地埋设，并对所埋设的角钢进行镀锌处理，在各组接地网中，应选用一条长度为2.5m和规格为小于50×50×5mm的镀锌角钢进行组建，每一组接地极与接地极之间的距离为6m，以此将电流排出，达到降低接地电阻的目的，从而避免由于接触电压和跨步电压而出现安全事故；第三，应在变电站的四周打深井，一般深度应在30m左右，且不得低于6个，再在深井中分别插入镀锌钢管，并将降阻剂铺设在深井之中，同样达到降低接地电阻的效果，若选用水平接地网作为变电站的接地网，那么选用的钢管应为镀锌圆钢。

3.8主接地网相关的防雷设计

雷电条件下可能会给变电站电气一次主接地网的安全使用带来潜在威胁，需要采取科学的防雷设计方法予以保护。具体表现在：①选用经济性良好、故障率低的防雷装置，置于主接地网设计中指定的位置；②确保中性点设置的最佳位置，提高防雷装置安装质量；③结合行业技术规范及主接地网设计的具体要求，优化防雷设计方案，保持主接地网实际工作中良好的防雷设计水平。在这些不同防雷举措的支持下，有利于提升变电站电力一次主接地网防雷设计水水平，促使主接地网长期使用能够有效的应对雷雨天气条件下所带来的各种影响，确保电力生产效益的持续增加。因此，需要在主接地网设计中明确防雷设计要点，增强其设计合理性，确保主接地网的使用安全性

3.9对接地网的实际勘查

接地网是保证变电站安全稳定运行的重要措施，需要相关的设计人员能够十分重视对地网接地性能的设计，变电站的接地网设计能够为变电站的整体运行提供较大的便利，在电力系统发生问题时，能够及时排除存在的故障，及时排除故障电流，也就能够有效控制地网的具体数值，保证各项电气设备的正常运行。对于接地网的科学合理设置能够有效保证电力系统的安全稳定运行。因此，需要在进行设计过程中，提前做好对接地网的勘查工作。首先要确定土壤电阻率。土壤电阻率对接地电阻有着很大影响，也会影响到接地电阻是否会满足系统的要求，对接地系统的使用寿命和配置等有着很大影响，土壤电阻率的数值对接地网电阻起到决定性作用，土壤电阻率通常需要保持在比较低的数值，需要根据变电站的实际情况确定和分析电阻率的实际应用，保证整个地网接地设计的有效性。在实际的勘查中，需要采用相应的措施减小土壤电阻率。(1)对土壤进行更换，需要将原有影响电阻率的土壤替换掉，换成黑土和砂质土壤。(2)需要增加线路埋入的深度，如果出现土壤电阻率低的情况，就需要将接地体深埋到土壤中，也就能够减轻土壤对电阻的影响。(3)采用化学处理方式，可以将炉渣掺入到接地点的土壤中，能够有效降低土壤的电阻率。

3.10降低电阻率的施工技术

接地网的施工特点就决定了周围环境会对工程有着很大影响，对于接地网的设计需要考虑到所处环境的实际情况，需要将影响到工程质量的所有因素考虑在内，其中土壤、土层结构和气候等因素都会影响到接地网形状，需要在实际的设计施工之前，对实际地质情况进行勘查，然后获得相关的信息资料。例如，需要充分了解当地的雷电活动情况和规律，然后根据实际情况采取有效的防雷措施。(1)深埋式接地，在接地网的设计中，电阻率会随深度的增加而减小，可以采用深埋的方式减少电阻率，来保证设计的效果，能够使接地体深入到地层中，埋设的地点需要选择地下水比较丰富的地方。(2)利用接地电阻可以降低电阻，在接地周围敷设降阻剂，可以增大接地极的外形。

结语

本文根据对一次接地电网的设计经验，对其基本的设计内容进行了分析，在全新的社会发展阶段，电网需要与变电站的发展需要相互契合，因此电网的设计人员需要对变电站以及电气事业的各种新变化有所了解，将本文提出的各种设计操作的可行度进行提升，同时对当前的电网设计方法进行更新，根据具体的电网设计要求，不断地对电网设计的内 容进行改进，将本文中提出接地电网进行优化，将与土壤接触后出现的电阻率降低，根据电网建设的情况对原有的电网设计方案进行更新，将电网的设计流程理清楚，使电网能够更好地支持变电站运行，从而共同推动我国的各个区域的电气事业的发展。

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