李積煜

（福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司，福建 福州 350108）

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，電能作為其中重要的能源，為整個(gè)社會(huì)系統(tǒng)的運(yùn)行提供了可靠保障，為了更好地提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，必須采取有效的保護(hù)措施，發(fā)揮出接地網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。從目前的電力系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)看，接地網(wǎng)事故頻發(fā)，其中主要的原因就在于接地網(wǎng)設(shè)計(jì)工作，在整個(gè)設(shè)計(jì)不合理的情況下，不僅會(huì)對(duì)員工的生命安全產(chǎn)生威脅，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失。在目前的電力系統(tǒng)當(dāng)中，變電站作為其中的重要組成，必須要開展相應(yīng)的優(yōu)化工作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的高效協(xié)作。所以，在現(xiàn)階段的變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，通過引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與方法，可以更好地保障變電站的安全，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)設(shè)計(jì)水平的提升，保障電力系統(tǒng)的安全。

1 電力系統(tǒng)接地方式

在當(dāng)前電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，接地方式多種多樣，這就使得其呈現(xiàn)出較強(qiáng)的復(fù)雜性，而針對(duì)其中最重要的安全保障環(huán)節(jié)，主要為接零與接地。從物理學(xué)的角度來(lái)看，在電氣設(shè)備的外殼部位中，要采用接零與接地的預(yù)防措施，才能在電氣設(shè)備因絕緣下降或損壞時(shí)出現(xiàn)漏電情況后，為工作人員的生命安全提供保護(hù)，避免受到傷害。在目前常見的接地配置中，主要包括接零、接地以及低壓配電系統(tǒng)接地等，而在低壓配電系統(tǒng)當(dāng)中，主要為TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)以及IT系統(tǒng)，在接零與接地時(shí)，主要為保護(hù)接地以及工作接地幾種類型。在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，接地作為其中的重要環(huán)節(jié)，要保證接地系統(tǒng)設(shè)置的安全性與可靠性，從而為整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供保障，更好地發(fā)揮變電站的優(yōu)勢(shì)。

2 變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 土壤電阻率測(cè)試

在開展變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的過程中，需要開展土壤電阻率的測(cè)試工作，因?yàn)檫@一因素對(duì)接地網(wǎng)的電阻以及接地網(wǎng)中土壤表面的電位分布產(chǎn)生了直接的影響，只有掌握這一參數(shù)，才能保證接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。通常，在進(jìn)行土壤電阻率測(cè)量的過程中，主要采用四極法以及單極法，針對(duì)不同的實(shí)際情況，需要合理地選用測(cè)量方法。對(duì)于一些土壤電阻率分布比較均勻的場(chǎng)地，可以采用單極法的測(cè)量手段，使用接地電阻測(cè)量?jī)x開展測(cè)量，而對(duì)于一些土壤電阻率不均勻的場(chǎng)地，則需要采用四極法的方式進(jìn)行測(cè)量，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 計(jì)算接地裝置的入地短路電流及入地電位值

在當(dāng)前的變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，首先要取得系統(tǒng)至母線端的單相及三相短路電流，然后對(duì)接地裝置的入地短路電流進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行入地短路電流的計(jì)算中，需要計(jì)算變電站內(nèi)主變電抗標(biāo)么值、站內(nèi)系統(tǒng)單相及三相短路電流標(biāo)么值、正負(fù)序與零序電抗值，并考慮變電站架空地線分流系數(shù)，最終可得出站內(nèi)單相接地短路后入地短路電流值。

計(jì)算出入地短路電流值后，可根據(jù)實(shí)測(cè)的土壤電阻率計(jì)算出工頻接地電阻，得出入地電位值。

2.3 接地網(wǎng)形式與材料

在變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中，在用地紅線的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能地布滿接地網(wǎng)，為降低接地電阻，可在接地網(wǎng)的布置范圍內(nèi)設(shè)置深井接地、等離子材料、降阻模塊等方法對(duì)接地網(wǎng)的進(jìn)行優(yōu)化處理。接地網(wǎng)的材料通常用鋼、銅或銅覆鋼等材料。

3 變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

為了更好地實(shí)現(xiàn)變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，要針對(duì)目前工作中存在的問題，采取有效的改善措施，引入各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與方法，實(shí)現(xiàn)變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)水平的提升，消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)變電站可靠性與安全性的提升。

3.1 接地網(wǎng)間距設(shè)置優(yōu)化方法

通常，在進(jìn)行變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的過程中，往往按照等間距分布的手段，這種傳統(tǒng)接地方式的應(yīng)用比較廣泛，但是從當(dāng)前的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，這種方法依舊存在許多問題，使得變電站接地網(wǎng)地表存在電位梯度較大的問題，造成接地網(wǎng)出現(xiàn)故障后，電流導(dǎo)入土地中電位分布的差距相對(duì)較大，使得危害性增加。

這就需要在開展變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，改變以往等間距分布的方式，采用不等間距的布置手段，從而保證土地中電位分布的均勻，消除各種安全隱患，同時(shí)也降低施工成本。在進(jìn)行接地網(wǎng)間距設(shè)置優(yōu)化的過程中，要結(jié)合不同變電站的實(shí)際情況，同時(shí)分析其所處的地理環(huán)境，保證間距設(shè)置的合理性，保障變電站的穩(wěn)定。

3.2 節(jié)點(diǎn)電壓優(yōu)化

從目前變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作來(lái)說，在確定接地材料的時(shí)候，更多的是選擇鋼材，相較于金屬銅，鋼材料的磁導(dǎo)率較大，這就使得在鋼材料的使用過程中，容易產(chǎn)生土地中電位分布不均的影響，影響了變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。這就需要在后續(xù)的變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中，要結(jié)合接地網(wǎng)的工作特點(diǎn)以及電位分布規(guī)律，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電壓優(yōu)化的手段，開展接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，從而更好地減少其中存在的安全隱患，為變電站的穩(wěn)定運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

3.3 降低接地電阻

在開展變電站設(shè)計(jì)的過程中，容易受到建筑面積的制約，同時(shí)在不同的土壤環(huán)境下，其所面臨的設(shè)計(jì)需求也存在一定的差異，這就需要在進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要盡可能地對(duì)接地電阻進(jìn)行控制，從而保證電流能夠充分地通過接地網(wǎng)匯入到大地中，實(shí)現(xiàn)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。在故障電流一定的前提下，接地網(wǎng)的電阻受到了接地網(wǎng)尺寸大小以及土壤情況的影響，如果這一區(qū)域的土壤電阻率較高，同時(shí)接地網(wǎng)鋪設(shè)的面積較廣，可以實(shí)現(xiàn)接地電阻的降低。

而在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對(duì)土壤狀況進(jìn)行充分的分析，整理出各層的土壤電阻率，并開展相應(yīng)的計(jì)算工作，計(jì)算出整個(gè)有效區(qū)域的接地電阻數(shù)值后，分析判斷接地電阻、接觸電勢(shì)、跨步電勢(shì)是否滿足要求，若不滿足需針對(duì)性地采取降低接地電阻的措施，采用均壓地坪的方法抵消接觸電勢(shì)帶來(lái)的接觸危險(xiǎn)，采用全站鋪設(shè)碎石防止跨步電勢(shì)的電壓差。從而提高接地網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的合理性。

3.4 優(yōu)化接地網(wǎng)材料

為了更好地實(shí)現(xiàn)變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)水平的提升，要對(duì)接地網(wǎng)材料進(jìn)行優(yōu)化，轉(zhuǎn)變以往的材料選擇思路，滿足當(dāng)前變電站的運(yùn)行需求。在這一過程中，水平接地極材料可以選擇圓鋼或者扁鋼，而在垂直接地極材料中，則可以選擇鋼管或者角鐵（若是全戶內(nèi)站需要采用硬銅線作為水平接地極、銅覆鋼棒作為垂直接地極的材料），從而保證散流的速度與地網(wǎng)的安全。在進(jìn)行接地網(wǎng)材料選擇的時(shí)候，必須對(duì)其熱穩(wěn)定以及腐蝕程度等進(jìn)行考慮，保證其機(jī)械強(qiáng)度能夠滿足不同的運(yùn)行需求。

4 結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前的變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)看，受到多方面因素的影響，依舊存在許多的問題，對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了一定的威脅。在變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮多方面的因素，從土壤結(jié)構(gòu)、接地網(wǎng)材料等方面出發(fā)，更好地實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)水平的提升。