梁錦聲

（廣東圣輝電力工程有限公司）

解析10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計

梁錦聲

（廣東圣輝電力工程有限公司）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)得到了很大的進(jìn)步，目前電力目前已經(jīng)擁有非常完善和科學(xué)的電力系統(tǒng)。10kV的電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地網(wǎng)的設(shè)計會直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，對保障電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。隨著我國科技的不斷提高和發(fā)展，電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備變得更加復(fù)雜化，相應(yīng)的接地網(wǎng)設(shè)計的要求也變得越來越高。在這種形勢下探究如何做好10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計就顯得尤為重要。本文首先簡要分析接地網(wǎng)設(shè)計，然后分析接地網(wǎng)設(shè)計的相關(guān)要求，最后提出相關(guān)設(shè)計方案。

10kV電力系統(tǒng)；配電設(shè)備；接地網(wǎng)；設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口數(shù)量的不斷提高以及工業(yè)化生產(chǎn)步伐的不斷加大，人們不管是在生產(chǎn)還是生活中對電能源的依賴性也在逐漸增強(qiáng)。10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備作為和用電終端相連的主要設(shè)備，它的安全性和穩(wěn)定性對于保證供電的質(zhì)量起到了至關(guān)重要的影響作用，配電網(wǎng)作為配電設(shè)備中的重要設(shè)備，它的設(shè)計對用電質(zhì)量的影響很大，甚至還會關(guān)系到整個用電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。所以探究10kV電力系統(tǒng)配電設(shè)備的接地網(wǎng)設(shè)計具有十分重要的研究價值。

1　接地網(wǎng)設(shè)計概述

10kV線路在進(jìn)行電能輸送過程中，接地網(wǎng)起著非常重要的作用。目前來看變電所使用的機(jī)器設(shè)備或多或少的存在一定的安全問題。其中一個方面變電所內(nèi)存在大量的變壓器以及配電裝置，這些裝置雖然在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用但是卻也很容易引起雷擊事故的產(chǎn)生；另一個方面，電力系統(tǒng)存在主接線、直流系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的差別，也就是通常所講的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的差別，工作起來復(fù)雜性比較高，并且安全性要求也比較高。變電所在進(jìn)行接地網(wǎng)建設(shè)時，一定要全面考慮一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的差別。不過由于當(dāng)前我國的接地網(wǎng)設(shè)計和管理水平水平有限，設(shè)計師在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計時并沒有有變電所提供的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況以及較為重要的線路鋪設(shè)路線，這些在很大程度上會影響地網(wǎng)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。另外還有一些設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計時并沒有按照行業(yè)的相關(guān)要求對在設(shè)計過程中所應(yīng)用到了一些方法、計算結(jié)果、內(nèi)容做好記錄，導(dǎo)致后期的維護(hù)和保養(yǎng)工作很難開展。

圖1　接地網(wǎng)

2　電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地系統(tǒng)必要性和幾種常見問題

2.1接地系統(tǒng)設(shè)計的必要性

接地系統(tǒng)和變電站的安全可以說是息息相關(guān)，隨著人們認(rèn)識程度的不斷加深，人們對接地網(wǎng)的設(shè)計變得越來越重視。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，接地網(wǎng)擔(dān)當(dāng)著相當(dāng)重要的作用，再加上隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，經(jīng)常會出現(xiàn)一些接地不良而引發(fā)的事故，接地理應(yīng)受到人們的足夠重視。配電設(shè)備的接地裝置系統(tǒng)會直接影響到電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定以及維護(hù)人員的人身安全，所以在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計的時候一定要保證接地網(wǎng)滿足對雷電沖擊電流技術(shù)的相關(guān)要求，并且還要保證能夠符合在工頻狀況下的短路電流的驗算結(jié)果，從而確保接地網(wǎng)的運(yùn)行壽命。

2.2幾種常見問題

（1）電力系統(tǒng)配電設(shè)備接地電阻值的大小會直接影響到接地短路電流以及雷電流流入地下的情況，地電位一般來講會相對較高。

（2）一般來講變電站還會存在一些系統(tǒng)均壓方面的問題，當(dāng)存在均壓問題時，將會有很大幾率出現(xiàn)向電纜溝內(nèi)排列的電纜反擊的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。

（3）接地網(wǎng)的接地線可能還會存在熱穩(wěn)定方面的問題，當(dāng)存在熱穩(wěn)定問題時將會有很大幾率破壞接地線，金屬外殼還會帶電，這些電流的高壓部分還會向低壓部分進(jìn)行反擊，引起接地網(wǎng)故障。

（4）電氣設(shè)備的接地問題，有的電氣設(shè)備由于存在接地問題，在特別嚴(yán)重的情況下，當(dāng)防雷裝置出現(xiàn)問題以后，雷電天氣時接地線會產(chǎn)生極高的反擊過電壓和殘壓，流入電氣設(shè)備，引起設(shè)備發(fā)生故障。

（5）變電站接地網(wǎng)還有可能會存在腐蝕問題，當(dāng)存在這一問題時，站內(nèi)的電氣設(shè)備參數(shù)會受到嚴(yán)重影響，嚴(yán)重的話還會造成電氣設(shè)備和接地網(wǎng)各部分、電氣設(shè)備接地和接地網(wǎng)之間的開路。

圖2　腐蝕的接地網(wǎng)

3　接地網(wǎng)設(shè)計要求

3.110kV配電設(shè)備接地裝置接地電阻相關(guān)要求

低壓電氣設(shè)備接地裝置的電阻一般要求小于4Ω。當(dāng)使用相同的接地裝置對變電器、發(fā)電機(jī)等電器設(shè)備進(jìn)行并行操作時，總?cè)萘坎怀^100kVA時，接地電阻不要大于10Ω。使用到零在電網(wǎng)中進(jìn)行保護(hù)，是指變壓器以及電氣設(shè)備的接地電阻為零，不存在接地。低壓電網(wǎng)中的中心點一定要直接接地，在支線終端和架空線路干線的沒一公里，零線一定要進(jìn)行重復(fù)接地，如果架空線或者是電纜引入到大型建筑或者是車間，零線也應(yīng)該進(jìn)行重復(fù)接地，當(dāng)然距離地面不超過50m的除外。零線進(jìn)行重復(fù)接地時一定要充分利用自然接地體，盡可能減少人工接地體的設(shè)置，不過直流電網(wǎng)的零線接地體除外，直流電網(wǎng)零線接地體要使用人工接地體，要杜絕連接到地下金屬管道等金屬導(dǎo)電物體。配電線路中每一個重復(fù)接地電阻都不要超過10Ω，如果網(wǎng)絡(luò)允許接地電阻超過10Ω，那么相應(yīng)的每一個重復(fù)接地電阻最好都要低于30Ω，設(shè)置的數(shù)量則是要不少于三個。最后為了減少觸電事故的產(chǎn)生，電網(wǎng)中要堅決杜絕利用大地作為零線或者是相線。

3.2接地線的選擇要求

如果是交流電網(wǎng)，那么接地線最好利用普通鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋、鋁外皮、金屬構(gòu)件、穿線的鋼管和電鍍鋁等，當(dāng)時低壓電力設(shè)備時接地線則可以充分利用大地中的金屬管道，不過可燃或者是爆炸性氣體管道、可燃液體管道等金屬管道除外，在利用金屬管道作為接地線時還需要滿足兩個條件：①保證金屬管道的全長均是完好的電氣通路；②如果利用串聯(lián)的金屬構(gòu)件作為接地線時，要保證金屬構(gòu)件之間連接時截面不能夠小于100mm2。在選擇接地線時，一定不要選用蛇皮管、保溫管的金屬網(wǎng)作為線路，需要接電的電氣設(shè)備房間，電氣設(shè)備的金屬外殼外部連接的線路要保證是通路，并且接地線和金屬皮膚進(jìn)行連接時所在用連接方式都是焊接。接地線的材料一般都是鋼質(zhì)的，不過如果某個地方選用鋼連接地線存在問題，則除外。中性點直接接地的低壓電力設(shè)備，在進(jìn)行接地線連接時，要保證電網(wǎng)中的任一處的短路電流不要小于熔斷熔體額定電流的4倍，或者說是不應(yīng)該小于自動開關(guān)短延時動作電流或自動開關(guān)瞬時電流大小的1.5倍，還需要保證的是短路電流作用下零線以及接地線不應(yīng)熔斷。接地線要便于檢查，不過像電纜的金屬外皮和零芯、地下金屬構(gòu)件、暗敷的穿線鋼管這些接地線除外。接地線要防止出現(xiàn)化學(xué)腐蝕或者是機(jī)械損傷，對于一些和公路鐵路以及化學(xué)管道交叉的地方，以及其他一些有可能發(fā)生機(jī)械損傷的地方，一定要對接地線采取一定的保護(hù)措施，保護(hù)接地線能夠正常工作，并且在接地線引入建筑的入口處要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志。接地線一般不適宜用作其它用途，不過在其它一些特殊情況下它可以用作車床設(shè)備控制回路的零線。那些明敷的接地線還需要在表面涂抹黑漆，根據(jù)不同的建筑要求也可以涂抹其它顏色的。并且還要在分支處以及連接處涂抹兩條紫帶，間距通常為15cm（如圖3）。

3.3接地線連接要求

圖3　接地線

焊接地線連接時，如果采用搭接或者是搭焊，則長度一定要是兩倍的寬度圓鋼直徑的6倍或者是寬度持平，架空線零線在連接時就可以利用相同的方法和相線，在一些腐蝕性強(qiáng)、潮濕的房間，接地裝置一定要進(jìn)行防腐處理。如果接地線是鋼管，在鋼管的連接處要保證具有可靠的電氣連接：在非直接接地的中心點電力網(wǎng)中，鋼管采用擰緊的管接頭連接方式；暗敷鋼管的中性點直接接地的電力網(wǎng)在接地時應(yīng)該在管接頭兩側(cè)焊接跨接線。電力設(shè)備各個接地部分要用單獨(dú)的接地線和接地干線相連接，不要在一個接地線上串聯(lián)多個需要接地的部分?？偟膩碇v如果是接地線和接地體進(jìn)行連接，適合采用焊接，如果電力設(shè)備和接地線進(jìn)行連接最好采用螺栓進(jìn)行連接，需要注意的是采用螺栓連接時要設(shè)置防松墊片或防松螺帽。

圖4　焊接的接地線

4　結(jié)語

綜上所述，為了保證電力系統(tǒng)配電設(shè)備的正常運(yùn)行，就一定要做好接地網(wǎng)的設(shè)計工作，在進(jìn)行設(shè)計時設(shè)計人員一定要朝著環(huán)境友好型、節(jié)約型的方向努力，爭取建設(shè)綠色接地網(wǎng)，以便更好的保障電力系統(tǒng)運(yùn)行過程的安全性、環(huán)保性以及經(jīng)濟(jì)性，滿足我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力設(shè)計的基本要求。

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TM76

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1673-0038（2015）41-0232-02

2015-9-25

梁錦聲（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事10kV電力的設(shè)計工作。