变电站电气一次主接地网的设计的研究

变电站电气一次主接地网的设计的研究

陈奇凤

国网福建省电力有限公司福清市供电公司 福建福清 350300

摘要：变电站在电力系统中发挥重要的功能，一次主接地网是变电站的核心，通过加强设计，能够为变电站稳定服务奠定基础。基于此，本文先分析了一次主接地网常见设计问题，然后分析了设计内容。通过优化主接地网设计提高变电站施工质量，支持电力系统的稳定服务和运行安全。

关键词：变电站；一次主接地网；设计要点

引言：变电站在电力系统中发挥着重要作用，能够提高电力系统整体性能。电力企业施工人员要提高电气施工水平，设计科学合理的设计方案，保障电力系统稳定运行。变电站设计涉及内容较多，容易受到疏忽埋下质量隐患，在变电站运行过程中暴露出来，引发电力安全事故。因此在进行一次主接地网设计上，要高度重视设计要点，不断完善设计方案，为变电站整体质量奠定基础。

一、变电站电气一次主接地网设计常见问题

（一）变电站电压分布不匀

变电站电压分布不匀的问题体现在：（1）变电站电压在主接地网需要均匀分布，如果出现分布不均匀，会对变电站均压产生负面影响，造成主接地网水平降低，施工质量得不到保障^[1]。（2）变电站电流分布不均匀，造成截面差异大，导电率参差不齐。（3）土壤作为影响变电站电阻率的重要因素，由于土质变化，造成电阻率差异较大，进而影响到电压分布不均匀。（4）地网之间直接连接，存在电位差异造成电压不均匀问题。

（二）地网质量不达标

地网质量不达标，也会影响到整个变电站的安全稳定，地网质量是变电站平稳运行的基础，当变电站遇到问题是，地网能够发挥作用，排除故障电流，维护变电站稳定运行。接地网施工需要将地网埋于地下，土壤成分会对未经处理的地网造成腐蚀，地网材料埋入地下前如果没有进行防腐处理，经过一定时间运行后，必然会造成锈蚀，频发故障，严重时可能导致地网烧毁，引发大面积停电事故，影响到电力系统整体运行稳定性。

（三）设计未达标

设计主接地网时，一次主接线是重要设计内容，设计质量直接管辖到主接地网，不仅影响电气设备布局，还会影响对变电站的控制和保护。如果设计不合标准，会直接影响电气设备安全稳定，甚至造成人身伤害事故，严重威胁运行安全性。在主接地网设计上，不仅要考虑技术指标，更要考虑到施工可行性、资金条件以及运行稳定性等方面。工程设计作为重要部分，需要设计上关注各类信息，提高设计的科学性和有效性。如今社会用电需求不断增加，变电站设计要满足用电符合要求，在用电量持续增高的情况下保证运行稳定。若设计未达到标准，增加故障风险，故障增加也影响到变电站的正常服务。

二、变电站电气一次主接地网的设计

（一）基础设计

变电站一次主接地网设计前，需要工作人员全面收集接地网相关资料，对相关数据展开分析。设计人员需要视变电站情况综合分析各类信息，制定完善的设计方案。在开展接地网设计工作时，需要收集更多信息数据，并重视对数据的实验分析，充分挖掘数据价值，提高接地网的设计质量。接地网设计种类较多，需要设计人员到现场考察，选择最合适的接地网形式。设计人员还需要对技术指标进行认真核对，保证满足接地网安全和技术标准，为后续变电站的建设奠定基础。

（二）设计方案

对于一次主接地网方案设计，设计人员需要根据接地网和地区情况，选择符合电阻率要求的接地网，提高变电站安全性能。因此选择水平接地带，并联合垂直接地极为辅助的混合接地网，保障接地网安全安装。根据接地网位置以及角度，对接地极进行调整，保证垂直接地极之间保持5~7m距离，在一定程度上避免出现跨级分布的情况^[2]。接地体选择圆钢或者扁钢，分成人工接地体以及自然接地体，安装时将接地体削尖，打入地层内。于变电站四周挖深井，放置一定数量钢管在井内，通过深井保护措施并联主接地网，降低主网接地电阻，提高接地稳定性，从整体上提高接地网安全性。选择电气设备时，需要充分计算电流、电负荷等参数，考虑到接地网设备、环境以及条件要求，根据实际情况设计变电站数量。接地网的设计是为保护人员和电气设备安全，避免出现触电事故，保证变电站运行期间的安全。因此设计上还需要考虑到照明系统以及工作系统的安排。

（三）主接地线

在主接地线的设计上，作为接地网设计中核心部分，如果设计人员能够科学合理设计主接地线，有利于提高变电站运行能力。设计人员在设计主接地线时，根本目标在于给变电站内部建设运行环境，避免外界环境对于变电站的干扰，让变电站安全运行。设计人员需要使用工作效率高、能耗小的设计方案。主接地线设计上尽量减少占地面积，提高资源利用率，降低变电站运行能耗。同时注重对主接地网服务功能的设计，不断优化服务功能，优化变电站的功能。保证变电站能够稳定运行，服务于电力服务，符合可持续发展战略。地网要使用全面防腐设计，使用高质量防腐材料，能够延长电网使用寿命，杜绝腐蚀的问题。施工期间要高度重视地网焊接质量，提高地网施工质量，在焊接作业阶段，安排监管人员现场监督，严格审查焊缝，有质量问题要立即解决，绝不能应付凑合，保证地网施工达到质量标准。

（四）勘测设计

设计时进行现场勘测，设计电网敷设方案。由于变电站运行环境较为复杂，地质条件的不同会影响变电站运行，需要设计人员施工前进行地质条件和环境的分析，才能获得更为完整的方案。企业需要高度重视勘测设计中分配电阻率的问题，通过提高接地网电阻率，可以提高变电站的稳定性，延长变电站的使用寿命。由于接地网在地下安装，电阻率受到土壤影响，设计人员很难在勘测过程中测量出电阻率的数值^[3]。因此电力企业人员要按照变电站设计规则，最大程度上降低电阻率受到土壤的影响。控制电阻率主要通过：（1）重视土壤结构对电阻率的影响，在安装接地网上使用含砂量更大的砂质土壤取代，更有利于后续安装作业。（2）土壤深度也会影响接地网电阻率，在设计时保证土壤深度合适，确认深度后进行电阻率测试，经过验证后才能进行下一步施工。（3）若上述两种方法仍然无法降低电阻率，可以利用化学物质，和土壤组分进行化学反应，从而对土壤成分进行调节，达到控制电阻率的作用。

（五）防雷设计

一般情况下，电气一次主接地网具有强大的保护功能，能够在雷电异常天气下保护变电站安全。由于接地网和变电站连接装置较为特殊，本身容易受到雷电干扰。对电力企业来讲，选择传统防雷设计，即在进线端安装避雷装置，在变电站一侧连接母线，让母线可以提供避雷保护，能够保护变电站不会受到雷击，但防护效果有限。因此防雷设计需要科学规划防雷装置中性点，在施工要求内合适区域安装避雷装置。在合适位置安装独立的避雷针，连接主接地网，确保避雷针保护范围覆盖变电站整体，从而提高接地网防雷设计。

结论：综上所述，变电站电气一次主接地网设计主要存在变电站电压分布不匀、地网质量不达标、设计未达标的问题。在进行一次主接地网的设计上，需要重视基础设计，全面收集接地网相关资料，形成科学的设计方案。按照设计标准和现场条件，优化主接地线、勘测设计、防雷设计。重视地质条件对主接地网的影响，做出适合的设计，满足变电站的设计要求，提高其服务质量，支持电力系统稳定运行。

参考文献：

[1]索辉,魏鹏,张琳.变电站电气一次主接地网施工技术要点[J].电站系统工程,2020,36(04):81-82.

[2]柏林.关于变电站电气一次主接地网的设计思路[J].建材与装饰,2020(16):211+213.

[3]涂淑云.变电站电气一次主接地网施工技术要点思路构建[J].居业,2019(02):105-106.