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

郭静 ¹、杨敏 ²、王文峰 ³、李斐⁴

国网河南省电力公司经济技术研究院 河南郑州 450052

【摘要】当前，变电所一次主接地网设计中还存在一些稳定性问题，影响了其设计质量，必须通过可靠的设计方案来解决。为此，本文对变电站电气一次主接地网设计进行了研究。

关键词：不变电站；电磁一次接地网；设计探究

0.引言

提高电力、燃气工程的设计水平，有必要对变电站进行合理的设计。特别是复杂的电网设计，更需要保证其设计的合理性。各近年来类变电站电网出现了许多新变化，大型电力接地网已取代了传统的变电站，但很多设计者对新电网的一次主接地网认识不深。基于此，本文对这一相对特殊的接地网进行了经验分析，并分析了设计方案与施工方法。

1.变电站电气一次主接地网在设计中现存问题分析

随着变电站负荷的增加，一次主接地网在运行中容易发生故障，从而影响供电质量。在电力一次主接地网的设计中，首先要完成土壤电阻率的测量，但是由于设备、方法等因素的影响，设计工作质量在一定程度上受到了影响。因此如何提高对地电阻率的测量精确率就显得尤为重要。目前的测量过程主要以2~3个测点为基础，因此测试方法过于单一，极大地影响着网络设计数据的准确性。电力系统的容量还在不断增加，系统的短路程度也在不断提高。因此，变电站一次线对二次线的影响越来越突出。在系统运行过程中，当发生对地短路时，强接地电流在接地网的作用下会逐渐向接地中心扩散，使接地网电势显著增大。接地网络辅助设备的电位，同一种接地网络的次级电缆，其电势也会增大，次级电缆或次级绝缘层可能发生断裂或燃烧，从而造成电阻事故。此外，地网的水平和垂直两种接地体的焊接质量较差，焊接过程中容易出现松动。接地网在使用后，由于外界因素，容易发生断裂。若采用铜和钢的复合接地网，同时将铜和钢置于土壤中，并将两者连在一起，则会产生电效应，加速钢在管道中的腐蚀，接地效果不理想。

2.试论变电所电气一次主接地网的设计要点

对于开关、电气装置、自动装置的选择与布置以及继电保护与控制方式的确定都有重要影响。为保证电气主接线的安全可靠，在设计电气主接线时，必须保证设计的科学性和可行性。电器选型也是电气主配线设计过程中的一个重要环节。为确保设备选型合理，应结合变电站的运行设计，增加对短路功率和电气负荷的计算，并根据需要确定额定容量。并且结合短路发生的条件，对热稳定值进行判断和校正，仔细检查三种短路条件、开关数量和开关量是否合理，根据工作环境选择正确的安装方式，根据工况和安装位置，从根本上保证电气设备的合理选择。最终对接地系统进行同步设计。工程运行过程中，接地系统设计质量直接关系到电气设备运行的完整性、安全性和有效性。当电气设备在良好的条件下接地时，良好的接地设计能在一定程度上降低电气设备发生机械故障、爆炸、火灾、触电等安全事故的可能性。有两种类型的接地体：人工接地体和自然接地体。有些工程中，接地体主要为天然的。它们通常是围绕变电站而建造的，用于铺设接地体。选用圆钢、星钢等作为接地线，选择角钢作为接地体，然后再选用导线。敷设时，接地体底部应打磨、埋设，以保证接地的可靠性和安全性。

3.变电所电气一次主接地网设计要点分析

3.1主接地网相关的技术设计

主接地线设计是接地网设计的重要内容。若能科学合理地设计出完善的主接地线方案，就能有效地提高变电站的运行能力。在接地线的设计过程中，创造良好的变电所内运行环境是相关设计人员的基本目标。要提高变电站的安全运行，就必须保证变电站内部没有外来因素的干扰。此外，设计师的选择一种节能、高效的主接地线设计方案。在此基础上，减少变电所的使用面积，保证变电所安装后的高效运行。

3.2技术设计分析

施工人员在设计电气主接地网时，可采用接地技术对变电站进行有效控制，以提高其稳定性。从技术的设计角度看，它的设计目标和要求能够提高变电站运行的安全可靠性。较好的电气主接地网设计能提高变电站在紧急情况下的反应能力，从而减少电击、火灾等安全事故的发生。另外，电气连接必须用于连接建筑物内及周围的所有金属物体和地线(焊接或可靠的传导连接)，以便使整个建筑物成为一个良好的等电位体。此外，电力公司在进行接地网技术设计时，应采用接地装置将接地网连接在一定距离内，以增强设备的排雷电流消散效果，减少设备的使用。对地电压能提高设备的安全可靠性。一般而言，电力公司的技术设计可分为两个方面：（1）自然设计：自然设计是指将公司的有关人员将接地网的不同设备相连接，使不同的设备自然地形成系统的网络。同其它技术设计方法相比，既能提高设备运行的安全性，又能有效地避免未来使用接地网时发生安全事故的可能。（2）人工设计：人工设计中，需要进行更多的数据信息测试，要求技术人员具备更高的专业技能，从而减少接地网故障的可能性。在自然设计不能满足施工要求的情况下，电力公司往往只能选择人工设计。

3.3防雷设计

在主接地网设计防雷器时，应选用高质量的防雷器。与此同时，防雷器应该安装在主接地设计中指定的位置。在安装防雷器之前，确保防雷器位于中线点的位置，从而保证防雷装置安装工作的质量。另外，防雷设计工作应按照行业技术规范和主要接地网设计标准进行，以保证设计合理可行，减少雷暴对主要接地网的影响，改善运行状况。

3.4探测设计

在探测过程中，设计者也应对电网的布线进行设计。在变电站主接地网设计中，由于环境因素的复杂性，各种地质条件和因素都会对设计造成一定的阻碍，因此，有必要对施工环境和地质条件进行研究。在正式开始建设前，进行全面的分析和规划。一般情况下，一些电力公司在勘测和设计过程中主要关注电阻率分布问题。提高接地网电阻率的稳定性，延长变电站的使用寿命是其主要目标。但由于节电王安装在地下，其电阻率受土壤的影响很大，导致设计人员在测量时不能准确地测量其电阻率值。所以电力公司有关人员一定要严格遵守变电站接地网设计规范，以减少土壤对电阻率的影响，便于以后的设计和安装。其降阻方法主要有：（1）不同的土壤结构对电阻率有不同的影响，因此，关人员可在接地网安装区域内，用含沙量高的沙子代替土壤，这是后期设计工作的重点。（2）不同土层深度对接地网电阻率的影响也不同。为此，设计者应选择合适的土层厚度，以便在施工区域选用合适的土层厚度，为接地网的设计与安装提供一定的依据。（3）在调查设计阶段，利用化学原理，可使土壤层中某些元素发生化学反应，降低土壤电阻率；当上述三种方法都不能有效地降低土壤电阻率时，可采用外加法，即在土层内插入特定的金属线传递土壤电阻率，也可达到降低土壤电阻率的效果。

4.结束语

变电站一次主接地网的设计显得尤为重要，对变电站一次主接地网设计的安全性、实用性进行分析。通过对相关专业资料的分析，熟悉各设计环节，采取有效措施降低土壤电阻率，认真确定施工设计方案，科学确定施工工艺，确保整个工程高质量完成。

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.

[3] 罗智昕.变电站电气一次主接地网设计分析[J].电脑迷，2018（35）：122.