变电站电气一次主接地网的设计探究

变电站电气一次主接地网的设计探究

陈奇

广西鸿泰勘察设计有限公司 广西玉林 537000

摘要：经济的发展，社会的进步，综合国力的提升带动了电力行业的发展，对于整个电力系统而言，变电站的良好建立能够提高整个电力系统的运行性能。因此，相关电力公司的施工人员要提高电气施工的水平，在变电站设计时制定合理的方案，这样才能确保整个电力系统的正常运行。对于变电站的设计而言，其涉及的内容较多且范围较广，这就使得电网的设计过程较为复杂。由于传统的设计人员对这种全新的电网技术没有深刻的了解，这就使得设计人员无法掌握完善的设计方案和技巧，这在一定程度上阻碍了变电站安装工程的顺利开展。

关键词：变电站；电气；一次主接地网；设计

引言

在电网实际运营中，变电站接地网对于电力系统以及系统维护人员的保护作用十分明显，但接变电站藏于地底经过多年的土壤腐蚀形成了化学以及电化学的侵蚀，使导电材料的性能降低，从而直接影响到接地网对于电力系统的保护。

1变电站电气一次主接地网在设计中存在的问题

对于规模较大且较为复杂的大型接地网工程设计而言，传统的经验公式就会出现以下的缺陷：一是相关设计手册上的经验没有对结构不均匀的土壤进行考虑；二是施工过程中遇到接地网的不等电位分布，传统的设计手册无法给出相关的应对措施；三是传统的设计手册缺乏不同电流注入点位置对接地网安全性能的影响。四是土壤中存在的不规则电流。土壤中不规则的电流存在于变电站的直流设备的材质变化中，如绝缘程度降低或损坏、电流位于接地网中时，不规则地存在于土壤中成为阳极区；而变电站接地网的导体作为阴性区，阴阳极会发生电化学反应，土壤中存在的不规则电流越多则会影响越大。从以上分析中可得出结论，接变电站接地网的腐蚀受土壤多种因素的影响，土壤的各种因素交织影响产生了相互作用。在评价腐蚀程度时，需要考虑多个维度进行评判。

2变电站电气一次主接地网的设计

2.1勘测设计

对于电气一次主接地网的现场设计过程而言，其主要的内容是勘测设计。同时，设计人员还要在勘测的同时对电气网络的敷设方案进行设计。对于接地网设计工作而言，由于变电站环境因素较为复杂，同时，不同的地质条件和因素都会给接地网的设计带来一定的阻碍，那么就需要设计人员在施工开展前期对施工环境和地质条件进行分析，才能设计出完美的方案。一般而言，部分电力企业主要关注勘测设计过程中涉及的电阻率分配问题，其主要是通过提高接地网电阻率的稳定性来延长变电站的使用寿命。然而，由于接电网是安装在地下的，那么其电阻率就会受到土壤的影响，就会使得设计人员在勘测过程中无法测量出准确的电阻率大小。因此，电力企业相关人员必须按照变电站接地网的设计规则，减小土壤对电阻率的影响程度，这样才能为后期接地网的设计和安装提供便利。对于降低电阻率的方法而言，其主要有以下几个方面：①不同土壤的结构对电阻率的影响是不同的。因此，相关人员可以将接地网安装区域的土壤用含沙量较大的砂质土壤代替，那么就会给后期设计人员的工作提供一定的便利；②土壤深度的不同也会给接地网的电阻率带来不同的影响。因此，设计人员要在施工区域选择适当的土壤深度进行电阻率的勘测，这样才能为后期的接地网的设计和安装提供一定的信息依据；③对于勘测设计过程而言，相关人员可以利用化学原理将土壤内部的部分元素进行化学反应，这样也能降低土壤的电阻率；①如果以上三种措施都无法有效降低土壤的电阻率，那么施工人员可以采取外接法，即在土壤中插入规定的金属线来对土壤的电阻率进行分流，这样也能达到降低土壤电阻率的效果。

2.2ＣＤＥＧＳ软件在水电站接地网改造中的应用

首先是水电站地网建模。根据改造方案，对水电站主接地网接地阻抗值进行软件仿真。研究两套设计方案分别对整个水电站接地网的影响，计算其接触电位和跨步电位值是否满足设计要求，同时也是对理论计算的验证，在CDEGS中对改建后的地网重新建模。其次是地网接地阻抗及安全性能计算分析。通过软件模拟，可以得到方案一扩建地网与原网并联后的接地阻抗值为0.99Ω，方案二水下接地网和离子接地装置复合网与原地网并联后的接地阻抗值是0.39Ω。设计要求接地电阻值≤0.5Ω，很明显方案一不符合降阻要求，方案二满足设计要求。同时，考虑厂区范围内发生短路故障的情况，对影响最大的接触电位差和跨步电位差进行安全性能仿真评估。

2.3一次触发闪电引起的独立地网转移电位特征分析

接地系统广泛应用在电力、建筑、计算机、工矿业、通信等众多行业中，是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构接地体的总称。通常将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地和防护接地等。其中一个重要的功能是向大地排泄故障电流和雷电流提供释放途径。当故障电流或雷电流经接地系统入地时，会在地网上形成较高的地电位抬升，造成设备绝缘击穿或人身伤亡；同时，这些电流会流向地网周边与之相连或不相连的金属导体、地网等，产生转移地电位，这种由于地网耦合作用，被动产生的转移地电位，也会对设备和人身安全带来威胁。因而，不相连的地网间相互作用问题，也受到人们广泛关注，特别是在接地系统的实际业务中，当2个地网之间距离多大时，转移地电位的影响相对比较安全，转移地电位的能量能否破坏与之相连的电子设备或者保护器件。当故障电流或雷电流通过接地网流向大地时，土壤中的电流场决定了地表电位分布、转移地电位等。

2.4基于改进果蝇算法优化BP神经网络的接地网腐蚀速率预测模型

研究预测结果准确的接地网腐蚀速率预测模型可以使运维人员及时掌握接地网健康状况，提前发现接地网的安全隐患并安排检修，避免因接地网的腐蚀造成电网故障，对整个电网的安全稳定运行至关重要。当前，主要通过传感器检测和建立腐蚀参数样本库两种方式对接地网腐蚀速率进行预测。针对第一种方法，使用电化学腐蚀传感器对接地网进行观测并使用灰色预测的方法对观测参数进行分析得到接地网腐蚀速率，但这种方法只能短期预测接地网腐蚀且传感器成本较高，无法大范围的推广使用。针对第二种方法，将现场采集的土壤参数作为BP神经网络的输入参数，建立接地网预测模型且具有较高的预测精度，但BP神经网络随机初始化权值和阈值存在收敛速度慢和稳定性差的不足；通过相似度计算得到较优的训练样本并使用支持向量机对接地网腐蚀速率进行预测，但SVM存在着运算费时且核函数参数选择对实验结果产生较大影响的不足；采用模糊理论对接地网腐蚀速率进行预测，但存在定义分函数不全面的问题，且由两位专家确定的可拓区间判断矩阵具有一定的随机性；采用遗传算法-改进支持向量机-误差校正组合模型和人工蜂群算法(ABC)优化SVM的ABC-SVM模型进行预测，但优化算法的初始种群随机产生，易导致种群分布不均匀，具有较强的随机性和盲目性。

结语

综上，电力企业的相关技术人员要学习先进的技术经验来对电气一次接地网进行科学合理的设计，这样不仅能够提高变电站运行的稳定性，还能在变电站后期投入使用过程中降低安全事故发生的可能性。因此，电力企业的负责人要格外重视电气一次接地网的建设工作，并对设计过程中不合理的方案进行及时的整改，从而使变电站发挥其全部的性能优势，提高企业的经济效益。

参考文献

[1]万恒.变电站电气一次主接地网的设计论述[J].商品与质量，2016（15）：296-297.

[2]刘启明.变电站电气一次主接地网的设计[J].通讯世界，2017（8）：34-35.